[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算的多目標(biāo)直接定位方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810431951.2
• 申請(qǐng)日: 2018-05-08
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108414973B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-03-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王鼎;尹潔昕;唐濤;楊賓;杜劍平;陳鑫
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)人民解放軍戰(zhàn)略支援部隊(duì)信息工程大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01S5/04
• 分類(lèi)號(hào): G01S5/04;G06N3/08
• 代理公司: 鄭州大通專(zhuān)利商標(biāo)代理有限公司 41111
• 代理人: 陳勇

本發(fā)明屬于無(wú)線電信號(hào)定位技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算的多目標(biāo)直接定位方法。本發(fā)明公開(kāi)了一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算的多目標(biāo)直接定位方法。首先，將所感興趣的目標(biāo)區(qū)域分解成若干扇區(qū)，并且利用多層前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)檢測(cè)出存在目標(biāo)的扇區(qū)。接著，當(dāng)檢測(cè)到某扇區(qū)內(nèi)存在多個(gè)目標(biāo)時(shí)，則將該扇區(qū)進(jìn)一步分解成若干子扇區(qū)，以確保每個(gè)子扇區(qū)內(nèi)最多僅出現(xiàn)一個(gè)目標(biāo)，并再次利用多層前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)檢測(cè)出存在目標(biāo)的子扇區(qū)。然后，當(dāng)多目標(biāo)分布在不同扇區(qū)或者子扇區(qū)時(shí)，利用多層前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)依次對(duì)目標(biāo)出現(xiàn)的扇區(qū)或者子扇區(qū)進(jìn)行空域?yàn)V波。最后，利用徑向基神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)獨(dú)立并行地對(duì)出現(xiàn)在不同扇區(qū)或者子扇區(qū)內(nèi)的目標(biāo)進(jìn)行直接定位。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于無(wú)線電信號(hào)定位技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算的多目標(biāo)直接定位方法。

背景技術(shù)

眾所周知，無(wú)線信號(hào)定位技術(shù)廣泛應(yīng)用于通信、雷達(dá)、目標(biāo)監(jiān)測(cè)、導(dǎo)航遙測(cè)、地震勘測(cè)、射電天文、緊急救助、安全管理等領(lǐng)域，其在工業(yè)生產(chǎn)和軍事應(yīng)用中都發(fā)揮著重要的作用。

對(duì)目標(biāo)進(jìn)行定位(即位置參數(shù)估計(jì))可以使用雷達(dá)、激光、聲納等有源設(shè)備來(lái)完成，該類(lèi)技術(shù)稱(chēng)為有源定位技術(shù)，它具有全天候、高精度等優(yōu)點(diǎn)。然而，有源定位系統(tǒng)通常需要依靠發(fā)射大功率電磁信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)，因此極易暴露自己位置，容易被對(duì)方發(fā)現(xiàn)，從而遭到對(duì)方電子干擾的影響，導(dǎo)致定位性能急劇惡化，甚至?xí)＜跋到y(tǒng)自身的安全性和可靠性。

目標(biāo)定位還可以利用目標(biāo)(主動(dòng))輻射或者(被動(dòng))散射的無(wú)線電信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)，該類(lèi)技術(shù)稱(chēng)為無(wú)源定位技術(shù)，它是指在觀測(cè)站(也稱(chēng)傳感器)在不主動(dòng)發(fā)射電磁信號(hào)的情況下，通過(guò)接收目標(biāo)輻射或者散射的無(wú)線電信號(hào)來(lái)估計(jì)目標(biāo)的位置參數(shù)。與有源定位系統(tǒng)相比，無(wú)源定位系統(tǒng)具有不主動(dòng)發(fā)射電磁信號(hào)、生存能力強(qiáng)、偵察作用距離遠(yuǎn)等優(yōu)勢(shì)，從而得到國(guó)內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注和深入研究。一般來(lái)說(shuō)，無(wú)源定位系統(tǒng)根據(jù)觀測(cè)站數(shù)目可以分為單站無(wú)源定位系統(tǒng)和多站無(wú)源定位系統(tǒng)兩大類(lèi)，這兩類(lèi)定位系統(tǒng)各有其自身優(yōu)勢(shì)。具體來(lái)說(shuō)，單站定位系統(tǒng)具有靈活性高、機(jī)動(dòng)性強(qiáng)、系統(tǒng)簡(jiǎn)潔以及不需要站間通信與同步等優(yōu)點(diǎn)，而多站定位系統(tǒng)則能夠獲得更多的觀測(cè)信息，通過(guò)協(xié)同處理可以提高定位精度。本專(zhuān)利主要涉及多站無(wú)源定位體制。

在多站無(wú)源定位系統(tǒng)中，一種較常見(jiàn)的定位體制是多站測(cè)向交匯定位，其中每個(gè)觀測(cè)站安裝天線陣列用于對(duì)目標(biāo)信號(hào)源進(jìn)行測(cè)向，然后中心站利用各站測(cè)向結(jié)果對(duì)目標(biāo)進(jìn)行定位。這種定位技術(shù)屬于兩步估計(jì)定位模式，即先從信號(hào)數(shù)據(jù)中估計(jì)定位參數(shù)(例如方位、時(shí)差、多普勒頻率等參數(shù))，然后再利用這些參數(shù)估計(jì)目標(biāo)位置坐標(biāo)。雖然這種兩步估計(jì)定位模式應(yīng)用廣泛，但是仍然存在一些不足之處，其中包括：

(1)從信息論的角度來(lái)看，兩步定位模式難以獲得漸近最優(yōu)的估計(jì)精度，因?yàn)閺脑紨?shù)據(jù)到最終的估計(jì)結(jié)果之間每增加一步處理環(huán)節(jié)，就會(huì)損失一部分信息，從而影響最后的定位精度，尤其在低信噪比和小樣本數(shù)條件下該現(xiàn)象更為明顯。

(2)兩步定位模式中的第一步往往是各個(gè)觀測(cè)站利用其采集到的信號(hào)數(shù)據(jù)獨(dú)立地進(jìn)行參數(shù)估計(jì)，這容易丟失各站采集數(shù)據(jù)之間的相關(guān)性，而損失的信息在第二步定位環(huán)節(jié)中是無(wú)法得到彌補(bǔ)的。

(3)當(dāng)多個(gè)目標(biāo)同時(shí)存在時(shí)，兩步定位模式存在“目標(biāo)─量測(cè)”數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)問(wèn)題，即如何將信號(hào)測(cè)量參數(shù)與目標(biāo)進(jìn)行正確關(guān)聯(lián)，從而完成后續(xù)的多目標(biāo)定位，若數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)錯(cuò)誤，也會(huì)影響最終的定位精度。

為了克服兩步估計(jì)定位模式的缺點(diǎn)，一種較好的措施是采用單步定位(亦稱(chēng)直接定位)模式，即從信號(hào)數(shù)據(jù)域中直接提取目標(biāo)的位置參數(shù)，而無(wú)需估計(jì)其它中間參數(shù)，這一定位思想最早是由以色列學(xué)者A.J.Weiss和A.Amar所提出。在多站測(cè)向交匯定位體制中，B.Demissie和M.Oispuu等學(xué)者提出了基于子空間融合的直接定位方法，該方法無(wú)需各個(gè)觀測(cè)站獲得測(cè)向結(jié)果，屬于單步定位模式，能夠取得較高的估計(jì)精度。然而，該方法需要通過(guò)網(wǎng)格搜索獲得目標(biāo)位置估計(jì)，計(jì)算量相對(duì)較大，并不利于實(shí)時(shí)定位。

發(fā)明內(nèi)容