[發明專利]一種基于運動單陣列的目標定位方法與裝置

有效

• 申請號: 201810798984.0
• 申請日: 2018-07-19
• 公開（公告）號: CN108872971B
• 公開（公告）日: 2020-12-04
• 發明（設計）人: 吳迪;李春奇;訾琳溁;胡濤;趙擁軍;蔣騰
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍戰略支援部隊信息工程大學
• 主分類號: G01S11/02
• 分類號: G01S11/02
• 代理公司: 鄭州睿信知識產權代理有限公司 41119
• 代理人: 吳敏

本發明涉及一種基于運動單陣列的目標定位方法與裝置，采集至少兩個觀測間隙內目標輻射源的信號數據，構造包含在每個觀測間隙接收到的信號頻率和時延，以及目標輻射源在每個觀測間隙產生的陣列流矢量的觀測站接收陣列數據模型；然后利用觀測站接收陣列數據模型和所述信號數據，構建目標輻射源位置的目標代價函數，根據目標代價函數求解目標輻射源位置，且求解的目標輻射源位置準確，具有較高的定位精度，尤其在低信噪比、低樣本數據量以及小孔徑條件下仍能逼近克拉美羅下界。

技術領域

本發明屬于無源定位中的直接定位技術領域，具體涉及一種基于運動單陣列的目標定位方法與裝置。

背景技術

直接定位是無源定位中的一項重要方法，較之傳統的兩步定位方法，該方法不需預先估計DOA、TDOA等參數，直接用原始數據通過最大似然等方式對目標的位置進行非線性估計，減少了參數估計過程中的目標信息的損失，在低信噪比下具有更高的定位精度。

例如，申請公布號CN105929389A的中國專利提出了“一種基于外輻射源時延和多普勒頻率的直接定位方法”，該方法通過計算接收信號的傅立葉系數將時域數據轉化成頻域數據，然后對轉換至頻域的接收數據構建高斯最大似然估計器，再將從數據中提取目標位置信息的問題轉化為求解信息矩陣的最大特征值的問題，最后通過地理網格搜索獲取目標位置的估計。但是，該方法解決不了運動觀測站對目標輻射源的位置估計問題。

發明內容

運動單站定位通過單獨的一個運動觀測站來對目標輻射源的輻射信息進行截獲、測量并獲得目標的位置信息。運動單站定位系統與多站無源定位系統相比，不需要大量的通信數據傳輸，具有結構簡單、設備靈活等優點，因此對航海和航空、衛星定位預警、引導反輻射武器、電子偵察等許多民用、軍用領域都有著廣闊的應用前景。

因此，本發明的目的是提供一種基于運動單陣列的目標定位方法與裝置，用于解決運動觀測站對目標輻射源的位置估計問題。

對于運動單站定位問題，將直接定位方法應用到運動單站定位模型中能夠有效提高定位的精度。由于多陣元組成的陣列接收機具有更好的方向性，因此能夠更加精確地測量目標信號的到達方位角，同時接收機能夠輸出與陣元數成正比的信噪比。在運動單站定位模型中，如何用多陣列系統提高運動單站直接定位的精度是運動單站直接定位中的關鍵問題。

為此，本發明提出一種基于運動單陣列的目標定位方法，包括以下步驟：

1)采集至少兩個觀測間隙內目標輻射源的信號數據，構造包含在每個觀測間隙接收到的信號頻率和時延，以及目標輻射源在每個觀測間隙產生的陣列流矢量的觀測站接收陣列數據模型；

2)利用觀測站接收陣列數據模型和所述信號數據，構建目標輻射源位置的目標代價函數，根據所述目標代價函數求解目標輻射源位置。

本發明采用運動單陣列獲取觀測間隙內目標輻射源的信號數據，通過構造觀測站接收陣列數據模型，然后利用該數據模型構建目標輻射源位置的目標代價函數，求解目標輻射源位置，且求解的目標輻射源位置準確，具有較高的定位精度。

作為對陣列流矢量的進一步限定，步驟1)還包括：根據獲取的每個觀測間隙的觀測時間，以及目標輻射源的信號到每個陣元時相對參考陣元的時延，構建所述目標輻射源在每個觀測間隙產生的陣列流矢量，陣列流矢量如下：

式中，a_k(p)為目標輻射源在第k個觀測間隙產生的陣列流矢量，ω₀為載波的數字角頻率，τ_kM為目標輻射源的信號投射到第M個陣元時相對于選定參考陣元的時延，T為每個觀測間隙的觀測時間。

作為對觀測站接收陣列數據模型的進一步限定，所述觀測站接收陣列數據模型如下：