[0056] 优选地,在步骤S4中,使得每个参考点对应的互模糊积累函数最大时的参考点的位置矢量即为所述辐射源位置矢量的估计值
[0057] (三)有益效果
[0058] 本发明的方法通过联合处理多个观测点接收信号,在处理中利用了观测点和辐射源的整体约束关系,是一种直接有效的数据融合方法,能够提高信息利用效率,且简化了定位处理的流程。
附图说明
[0059] 图1为依照传统的多观测点定位方法的处理过程示意图;
[0060] 图2为依照本发明一种实施方式的基于多观测点的互模糊积累无源定位方法的流程图;
[0061] 图3-图4分别为本发明的方法中参考点选取的两种示意图;
[0062] 图5为依照本发明一种实施方式的基于多观测点的互模糊积累无源定位方法的处理过程示意图。
具体实施方式
[0063] 本发明提出的基于多观测点的互模糊积累无源定位方法,结合附图及实施例详细说明如下。
[0064] 本发明的方法通过在搜索范围内标记参考点并计算参考点对应的到达时/频差,利用互模糊积累函数作为代价函数处理参考点的到达时/频差和观测点的接收信号,再通过搜索该互模糊积累函数的最大值来得到辐射源位置的估计值,其主要针对基于多观测点的无源定位,尤其当观测点的数量大于两个时,相比传统的定位方法具有不可比拟的优势。
[0065] 如图2所示,依照本发明一种实施方式的基于多观测点的互模糊积累无源定位方法包括步骤:
[0066] S1.确定搜索区域,并在搜索区域内标记参考点。
[0067] 无源定位的搜索区域一定在观测点接收天线的公共覆盖范围内。该范围可根据经验或需要确定。在这个范围内,辐射源发射的电磁波信号才会分别被多个观测点接收到,即多个观测点接收到的信号一定要包涵同一段发射信号的不同副本。也就是说,每个观测点所接收到的信号可能是辐射源在不同的时间区间发射的,各观测点所对应的时间区间必须有交集。所谓参考点,是指在搜索区域内人为标定的一些点。参考点的集合可以理解成辐射源位置的解空间。辐射源位置的估计值就是从全部参考点中选取出来的。参考点可以是均匀标记(如图3所示),也可以是随机标记(如图4所示)。参考点是“辐射源的可能位置”,对于每个参考点都可以计算它所对应的多普勒频移和时变信号时延。设参考点的位置矢量为 m=1,2,...,M,M为参考点个数,所有跟参考点有关的量以上标“^”标记,本步骤过后得到M个参考点的位置矢量(坐标)。
[0068] S2.构造计算任意两个观测点对应参考点的到达时差和到达频差的互模糊函数。
[0069] 设观测点的位置矢量为Pi,i=1,2,...I,I为观测点的个数,将观测点相对于参考点的位置矢量记作
[0070]
[0071] 矢量 的长度是 其中,“|| ||2”表示对矢量取欧几里得范数。将电磁信号传播 距离所需要的时间(即信号延迟)记作τi,i=1,2,...I:
[0072]
[0073] 若有信号自参考点m辐射出,将这个信号到达任意两个观测点的时间差记作[0074]
[0075] 若有信号自参考点m辐射出,观测点与参考点之间的相对运动会引起接收信号多普勒频移,将其记作 设 为观测点相对于参考点的径向速度(标量),根据多普勒频移定义可知:
[0076]
[0077] 观测点j和观测点k接收信号的频率差就是两点所对应的多普勒频移之差,将其记作
[0078]
[0079] 将第i个观测点接收到的信号记作Si(t),i=1,2,...,I,定义观测点j和观测点k的接收信号的互模糊函数为:
[0080]
[0081] 对于采样间隔为TS,总采样点数为N的数字系统,构造的互模糊函数为:
[0082]
[0083] 其中,n=0,1,2,...,N-1,round()表示就近取整,适当选取n使其满足Si(t)的自变量范围,即n的取值满足:
[0084]
[0085] 将满足式(20)的n的取值区间记作[nmin,nmax],则互模糊函数写作:
[0086]
[0087] 若按照传统的方法进行无源定位,需要首先根据公式(19)或公式(21)所构造的互模糊函数估计得到 组参考点对应的到达时差和 组参考点对应的到达频差,再对多组到达时/频差估计值进行数据融合处理得到辐射源位置估计值。而本发明的方法将考虑观测点和辐射源的整体约束关系,在此步骤不计算到达时/频差估计值。
[0088] S3.根据步骤S2得到的互模糊函数构造每个参考点对应的互模糊积累函数。
[0089] 定义每个参考点的互模糊积累函数为:
[0090]
[0091] 其中, 为参考点的位置矢量,m=1,2,...,M,M为参考点个数; 为互模糊函数,1≤j
[0092] 对应M个参考点可得到M个互模糊积累函数值。
[0093] S4.根据步骤S3构造的互模糊积累函数得到辐射源位置的估计值。
[0094] 在步骤S4中,使得每个参考点对应的互模糊积累函数最大时的参考点的位置矢量即为所述辐射源位置矢量的估计值。
[0095] 在本步骤中,搜索 的最大值,将使其取最大值的参考点作为辐射源的估计值,根据公式(18)和公式(22)得到:
[0096]
[0097] 由信号的相关性和观测点与辐射源和几何关系可知,只有满足下面条件时:
[0098]
[0099]
[0100] 和 会取最大值,取最大值的参考点恰好位于辐射源处。由于参考点是人为选取的,它很难和辐射源真实位置重合,所以只要找到所有参考点中使代价函数最大的那个参考点,就说明这个参考点位置比其余参考点位置距离辐射源真实位置更接近,这个参考点就是能得到的最好的估计值。
[0101] 以上实施方式仅用于说明本发明,而并非对本发明的限制,有关技术领域的普通技术人员,在不脱离本发明的精神和范围的情况下,还可以做出各种变化和变型,因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴,本发明的专利保护范围应由权利要求限定。