[發明專利]一種單天線單站無源定位的目標輻射源初始位置估計方法

有效

• 申請號: 201611016447.3
• 申請日: 2016-11-18
• 公開（公告）號: CN106597364B
• 公開（公告）日: 2019-05-24
• 發明（設計）人: 吳日恒;李鵬
• 申請（專利權）人: 煙臺職業學院
• 主分類號: G01S5/02
• 分類號: G01S5/02
• 代理公司: 北京一格知識產權代理事務所(普通合伙) 11316
• 代理人: 滑春生;趙永偉

1.一種單天線單站無源定位的目標輻射源初始位置估計方法，其特征在于：包括以下技術措施:

(1)目標輻射源定位迭代求解和位置估計；

(2)目標輻射源位置初始估計；

目標輻射源定位迭代求解和位置估計包括以下步驟：

設函數f(x)的一階導數存在，即f'(x₀)≠0，在δ一個較小領域內，如果滿足x∈B_c(x₀,δ)＝{x|||x-x₀||₂≤δ}，那么f(x)的泰勒級數展開可以用一次項逼近，

f(x)≈f(x₀)+(x-x₀)f'(x₀)+O(x₀) (5)

上式中O(x₀)表示x₀的高階無窮小，若令f(x)＝0，得到下一次迭代的估計值

x₁＝x₀-f(x₀)/f'(x₀) (6)

在目標輻射源定位問題中，令f(x)＝d₀(i)，目標輻射源定位迭代收斂過程目的是使給定目標輻射源初始位置估計值使用泰勒級數一次項展開逼近d₀(i)，接收機在第i個位置時的迭代步驟如下：

步驟1：令t＝0；

步驟2：第t+1次定位迭代方程為

且是第t+1次定位迭代結束后新的目標輻射源位置估計值，且

步驟3：令t＝t+1，如果t≤m_i或者d_t(i)＞α_i，則返回步驟2繼續執行；否則接收機在第i個位置上的定位迭代過程停止，輸出目標輻射源位置估計值

步驟5：遍歷接收機在所有M個位置上對目標輻射源位置的估計值，直到E≤α，假設m₁≤m₂≤…≤m_M，我們最終得到了經過最長m_M次定位迭代運算后的雅克比矩陣，通過線性最小二乘法估計目標輻射源真實位置；這個過程如下：

方程(7)共有M個方程，每個方程獨立迭代估計目標輻射源真實位置，當第i個方程滿足迭代停止條件時，停止迭代并保留各自最新的目標輻射源估計值，直到所有的方程均滿足迭代停止條件；可以用矩陣形式表示為Jp＝-d；

它的最小二乘解寫成p＝(J^HJ)^-1J^Hd，雅克比矩陣J的行向量對應接收機在M個不同位置徑向距離差對目標輻射源在t次定位迭代中位置的偏導數，而且

當所有M個方程均滿足各自的迭代停止條件時，Jp＝-d的最終形式分別為：

利用最小二乘解方程p_E＝(J_E^HJ_E)^-1J_E^Hd_E，即可求出p_E。

2.根據權利要求1所述的一種單天線單站無源定位的目標輻射源初始位置估計方法，其特征在于：目標輻射源位置初始估計包括以下步驟：

假設在地面有一個固定目標輻射源，一個單站單天線接收機在低軌衛星軌道上快速運動，接收機在M個不同位置，接收到這個目標輻射源電磁波信號，得到它們的到達時間T_i，目標輻射源位于坐標平面XOY內，所以z₀＝0，接收機位置坐標，速度均為已知；

假設目標輻射源初始位置估計為初始位置未知，M個接收機位置分別用Rv₁＝(x₁,y₁,z₁)，Rv₂＝(x₂,y₂,z₂)，...，Rv_M＝(x_M,y_M,z_M)表示，而且r_i＝c·T_i為已知，滿足這樣得到了M個距離方程構成一個方程組；

化簡方程組(11)，得到

式中

由于k＝rank(A)＝2＜min{M,4}，所以采用Moore-Penrose逆矩陣方法估計目標輻射源初始位置