[發(fā)明專利]基于譜峰擴(kuò)散效應(yīng)的搜索定位方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710053464.2
• 申請(qǐng)日: 2017-01-24
• 公開（公告）號(hào): CN106951672A
• 公開（公告）日: 2017-07-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 聶衛(wèi)科;徐楷杰;吳奇石;周延;許鵬飛;牛進(jìn)平;王薇;章勇勤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西北大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F19/00
• 分類號(hào): G06F19/00
• 代理公司: 西安恒泰知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所61216
• 代理人: 李鄭建

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于傳感器定位技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于譜峰擴(kuò)散效應(yīng)的快速搜索定位方法。

背景技術(shù)

經(jīng)典的MUSIC方法在確定目標(biāo)位置，即方位角和俯仰角信息時(shí)，固定方位角情況下窮盡搜索俯仰角，然后步進(jìn)方位角，再窮盡搜索俯仰角，直到窮盡搜索完所有方位角和俯仰角的二維組合，因此存在計(jì)算量龐大，搜索時(shí)間長(zhǎng)的弊端。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的在于，提供一種基于譜峰擴(kuò)散效應(yīng)的快速搜索定位方法，顯著減小了計(jì)算量，節(jié)省了計(jì)算時(shí)間，提高了定位的實(shí)時(shí)性。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案：

基于譜峰擴(kuò)散效應(yīng)的搜索定位方法，將θ作為橫坐標(biāo)，作為縱坐標(biāo)，其中，θ∈(0°,Θ)，Θ為所有目標(biāo)方位角的最大搜索范圍，Θ∈(0°,360°)，Φ為所有目標(biāo)俯仰角的最大搜索范圍，Φ∈(0°,90°)；點(diǎn)(0,0)、點(diǎn)(Φ,0)、點(diǎn)(0,Θ)和點(diǎn)(Φ,Θ)形成的矩形為目標(biāo)二維角度的搜索區(qū)域；

設(shè)存在P個(gè)目標(biāo)，P≥0，該P(yáng)個(gè)目標(biāo)的搜索定位包括以下步驟：

步驟一：以點(diǎn)O(Θ/2,Φ/2)為圓心，以Ω為半徑形成圓，在該圓上進(jìn)行搜索，搜索的譜峰函數(shù)P_NO-1為：

其中，Ω取值為Θ/4，單位為度；

a(δ)表示導(dǎo)向矢量，a^H(δ)表示導(dǎo)向矢量的共軛轉(zhuǎn)置；

表示噪聲子空間，表示噪聲子空間的共軛轉(zhuǎn)置；

δ表示圓O的圓心角，δ∈(0°,360°]；

當(dāng)不存在目標(biāo)時(shí)，即P＝0時(shí)，譜峰函數(shù)中不存在峰值點(diǎn)，結(jié)束搜索；

當(dāng)存在P個(gè)目標(biāo)，P≥1時(shí)，從譜峰函數(shù)P_NO-1中得到P個(gè)第一峰值點(diǎn)，繼續(xù)進(jìn)行步驟二至步驟三的搜索；

步驟二：步驟一中獲得的P個(gè)第一峰值點(diǎn)分別對(duì)應(yīng)圓上的P個(gè)第一搜索點(diǎn)，將圓心O分別與P個(gè)第一搜索點(diǎn)相連，得到P條直線，在第p條直線上進(jìn)行搜索，p＝0,1,2,…,P，搜索的譜峰函數(shù)P_NO-2為

其中，a(l_p)表示導(dǎo)向矢量，a^H(l_p)表示導(dǎo)向矢量的共軛轉(zhuǎn)置；

表示噪聲子空間，表示噪聲子空間的共軛轉(zhuǎn)置；

l_p表示第p條直線的長(zhǎng)度，l_p∈(0,L_p]，L_p表示l_p的最大長(zhǎng)度，單位為度；

其中，表示第p個(gè)第二峰值對(duì)應(yīng)的圓心角；

表示第p個(gè)第二峰值對(duì)應(yīng)的方位角；

搜索完成后，每條直線上對(duì)應(yīng)有一個(gè)第二峰值點(diǎn)，第p個(gè)第二峰值點(diǎn)對(duì)應(yīng)第p條直線上的一個(gè)第二搜索點(diǎn)；

步驟三：以第p條直線上的第二搜索點(diǎn)為圓心，在該圓心所在的一組同心圓上搜索，搜索的譜峰函數(shù)P_NO-3為

其中，a(τ_p,ω_p)表示導(dǎo)向矢量，a^H(τ_p,ω_p)表示導(dǎo)向矢量的共軛轉(zhuǎn)置；

表示噪聲子空間，表示噪聲子空間的共軛轉(zhuǎn)置；

τ_p表示圓心角，τ_p∈(0°,360°]；

ω_p為搜索第p個(gè)目標(biāo)時(shí)對(duì)應(yīng)的同心圓的平均半徑；

第p組同心圓中每個(gè)圓的半徑為1°～5°；

搜索完成后，每組同心圓上對(duì)應(yīng)有一個(gè)第三峰值點(diǎn)，第p個(gè)第三峰值點(diǎn)對(duì)應(yīng)第p組同心圓其中一個(gè)圓上一個(gè)第三搜索點(diǎn)，第p個(gè)第三搜索點(diǎn)對(duì)應(yīng)的二維坐標(biāo)即為第p個(gè)目標(biāo)的方位角和俯仰角。

進(jìn)一步，所述的步驟三中的每組同心圓中圓的個(gè)數(shù)至少為三個(gè)，所述的相鄰圓之間的半徑差為2°。

本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在：

本發(fā)明首先在一個(gè)圓周上搜索，然后在直線上搜索，最后在一個(gè)小范圍的同心圓上搜索，完成目標(biāo)定位，譜峰擴(kuò)散效應(yīng)的利用使得搜索具有方向性，無需搜索方位角和俯仰角的窮盡組合；計(jì)算量和存儲(chǔ)量小，搜索速度快，可實(shí)現(xiàn)目標(biāo)快速定位。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的快速搜索方法示意圖。

圖2是本發(fā)明方法與MUSIC方法的計(jì)算量。

圖3是本發(fā)明定位均方根誤差和計(jì)算量關(guān)系。

圖4是本發(fā)明定位成功概率和計(jì)算量的關(guān)系。