[發明專利]基于信號強度多波束空間分布的地面輻射源單星定位方法

有效

• 申請號: 201610016542.7
• 申請日: 2016-01-11
• 公開（公告）號: CN105589086B
• 公開（公告）日: 2017-10-13
• 發明（設計）人: 張更新;鐘錫健;王闖;謝智東;胡婧;邊東明;孔博;魏伍
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍理工大學
• 主分類號: G01S19/42
• 分類號: G01S19/42
• 代理公司: 南京理工大學專利中心32203
• 代理人: 吳茂杰,朱顯國

1.一種基于信號強度多波束空間分布的地面輻射源單星定位方法，其特征在于，包括以下步驟：

(10)構建方向圖指向模型：根據天線方向圖函數及天線增益與俯仰角和方位角之間的聯系，構建天線方向圖指向模型；

(20)獲取輻射信號強度空間分布：根據衛星接收的地面輻射信號特征參數和強度，確定主接收波束及其空分同頻復用波束，根據接收輻射信號強度最強的多個空分同頻復用波束，得到輻射信號強度在多波束環境下的空間分布；

(30)求解輻射源位置指向：根據天線方向圖指向模型和輻射信號強度空間分布，建立定向方程組，求解定向方程組，獲得輻射源位置指向；

(40)獲取輻射源經緯度：根據輻射源位置指向，結合地理信息與星歷信息，得到地面輻射源的經緯度。

2.權利要求1所述的地面輻射源單星定位方法，其特征在于，所述(10)構建方向圖指向模型步驟包括：

(11)獲取天線方向圖函數：若天線增益與指向關系為數據庫形式儲存，則根據數據庫對天線方向圖進行擬合，得到星載多波束天線各波束天線方向圖函數；否則，根據多波束天線的設計特性及參數，獲取星載多波束天線各波束天線方向圖函數；

(12)構建方向圖指向模型：根據各波束天線方向圖函數，結合各波束中心指向，將天線增益與俯仰角和方位角相關聯，得到反映指向與天線增益之間函數關系的方向圖指向模型。

3.根據權利要求2所述的地面輻射源單星定位方法，其特征在于，所述(11)獲取天線方向圖函數步驟中，根據多波束天線的設計特性及參數，獲取星載多波束天線各波束天線方向圖函數具體為：

針對單個點波束，假設點波束中心增益為G₀，波束增益G按下式近似計算為，

單位為dBi，

其中，u＝2.07123sin(φ)/sin(φ_3dB)，J₁(u)和J₃(u)分別是1階和3階第一類貝塞爾函數，φ_3dB是天線增益相對波束中心3dB衰減處所對應的角度，φ表示輻射源信號入射方向與點波束中心之間的夾角；

假設衛星天線口徑為D，輻射信號的波長為λ，則

單位為度；

當φ＝0時，衛星天線增益為波束中心增益：

單位為dBi。

4.根據權利要求3所述的地面輻射源單星定位方法，其特征在于，所述(12)構建方向圖指向模型步驟具體為：

俯仰角和方位角θ與α和β的轉換如下式，

cosθ=tanαtan2α+tan2β,]]>

式中，α為任意指向位置在平行于衛星運行方向上與星下點的夾角；β為任意指向位置在垂直于衛星運行方向上與星下點的夾角，

將輻射源信號任意入射方向與點波束中心之間的夾角φ與角α和角β的關聯：

其中，俯仰角(α，β)為輻射源信號任意入射指向，(α₀，β₀)為波束中心指向。

5.根據權利要求1所述的地面輻射源單星定位方法，其特征在于，所述(20)獲取輻射信號強度空間分布步驟包括：

(21)確定主波束和同頻復用波束：衛星接收到地面輻射源信號，對接收的輻射信號特征參數進行認知，確定主接收波束及其空分同頻復用波束；

(22)測量輻射信號強度：精確測量接收信號主波束與空分同頻復用波束中輻射信號的強度，找出接收輻射信號最強的三個同頻復用波束，得到輻射信號強度在多波束環境下的空間分布。