مکان‌یابی تابشگرهای زمینی با استفاده از ماهواره‌های LEO در سناریوی LER مبتنی بر روش ترکیبی TDOA-FDOA

نویسندگان

1 دانشیار دانشگاه جامع امام حسین (ع)، تهران ،ایران

2 کارشناسی ارشد، دانشگاه جامع امام حسین (ع)، تهران ، ایران

3 استادیار، دانشگاه جامع امام حسین (ع)، تهران، ایران

doi
چکیده

دانستن مکان تابشگر تقریباً در تمام سامانه­های جنگ الکترونیک بسیار ضروری است. این مقاله، به مطالعه و بررسی روش­های مکان­یابی تابشگر با استفاده از ماهواره­ها می­پردازد. در مکان‌یابی تابشگر مبتنی بر اندازه­گیری­های ترکیبی TDOA-FDOA، تخمین حداقل مربعات خطی (LLS) به دلیل کارایی محاسباتی،به طور گسترده استفاده می‌شود. حداقل مربعات وزنی دومرحله‌ای و حداقل مربعات وزنی محدود از روش‌های رایج LLS هستند؛ اما عملکرد آن‌ها در سناریوی شعاع­های برابر بزرگ (LER) که یک هندسه متداول در مکان­یابی ماهواره­ای است، به طور قابل‌توجهی کاهش می‌یابد. در این سناریو، اغلب روش­های مرسوم مکان­یابی با مشکل بدحالتی ماتریس­ها مواجهه می­شوند. علاوه‌برآن، این روش­ها دارای مشکلاتی از قبیل پیچیدگی بالا و یا استراتژی انتخاب ریشه پیچیده هستند. در سناریوی LER، معادلات اندازه­گیری­های ترکیبی TDOA-FDOA با یک رویکرد هندسی به‌صورت خطی تقریب زده می­شوند. معادلات خطی، امکان استفاده از تخمین حداقل مربعات وزنی، برای داشتن یک پاسخ فرم بسته از مکان تابشگر را فراهم می‌کند. این تکنیک به حدس اولیه، متغیر کمکی، تخمین دومرحله­ای و استراتژی انتخاب ریشه پیچیده نیاز ندارد. در این روش، بایاس تخمین ناشی از مدل‌سازی LER در غیاب نویز اندازه‌گیری و در شرایط LER ضعیف، قابل‌توجه است؛ اما می‌توان آن را جبران کرد و با ایجاد شرایط LER قوی، درنهایت یک تخمین‌گر نااُریب به دست آورد. با تحلیل و ارزیابی عملکرد تخمین‌گر پیشنهادی ازنظر تئوری، نشان داده می‌شود که ماتریس کوواریانس خطای مکان تابشگر در شرایط LER قوی، به کران پایین کرامر - رائو (CRLB) می­رسد. نتایج شبیه‌سازی نشان می‌دهد، الگوریتم پیشنهادی با زمان اجرا و پیچیدگی کمتر نسبت به سایر روش­های مرسوم، در بازه نویز اندازه‌گیری وسیع‌تری به CRLB می­رسد.