[發明專利]裝載嵌套陣無人機平臺下的輻射源高精度定位方法

在審

• 申請號: 201811031153.7
• 申請日: 2018-09-05
• 公開（公告）號: CN109239657A
• 公開（公告）日: 2019-01-18
• 發明（設計）人: 張小飛;林新平;周夢婕;何浪;葛超;吳啟暉
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G01S5/06
• 分類號: G01S5/06
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 王路

1.一種裝載嵌套陣的無人機平臺下無線輻射源高精度定位方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟一，利用搭載嵌套陣的無人機獲得接收數據矩陣x(t)；

步驟二，構造自相關矩陣R＝Ε{x(t)x^H(t)}，對自相關矩陣矢量化得到虛擬接收數據矢量y；

步驟三，對虛擬接收數據矢量y按虛擬陣元位置排序去冗余后得到y_s，并得到虛擬子陣列的自相關矩陣R_i，引用空間平滑技術處理R_i得到空間平滑矩陣R_ss；

步驟四，通過特征分解R_ss得到噪聲子空間E_n，構造MUSIC空間譜函數P_music獲得輻射源的角度估計。

2.根據權利要求1所述的一種裝載嵌套陣的無人機平臺下無線輻射源高精度定位方法，其特征在于，步驟一具體為：嵌套陣由二級子陣組成，假設第一級子陣列中陣元數為N₁，且陣元間隔為d₁＝λ/2；第二級子陣列的陣元數為N₂，且陣元間隔為d₂＝(N₁+1)d₁，其中λ為電磁波波長，兩個子陣列之間的間距為d＝d₁，總陣元數為N＝N₁+N₂，陣元位置表示為

Ls＝{1d,..,N₁d,(N₁+1)d,2(N₁+1)d,...,N₂(N₁+1)d}

根據嵌套線陣設計理論，為了使陣列接收信號自相關矩陣虛擬化后能夠產生更多的虛擬陣元接收矢量，子陣列陣元數N₁和N₂與嵌套線陣總陣元數N之間存在關系為：當陣元總數N為偶數時，N₁＝N₂＝N/2，當N為奇數時，N₁＝(N-1)/2，N₂＝(N+1)/2，假設獲得K個輻射源數據信息x(t)，輻射源為遠場窄帶不相關信號，入射方位角為θ＝[θ₁,θ₂,…,θ_K]，x(t)可以表示為

其中，是方向矩陣；s(t)＝[s₁(t),s₂(t),…,s_K(t)]^T是信源矢量；是高斯白噪聲矢量，表示方向矢量，其中l_n∈Ls(n＝1,2,…,N)表示嵌套陣中的陣元的位置。

3.根據權利要求1所述的一種裝載嵌套陣的無人機平臺下無線輻射源高精度定位方法，其特征在于，步驟二具體為：輻射源信號的自相關矩陣表示為：

其中，(·)^H表示求共軛轉置操作，I_N表示維度為N×N的單位矩陣，Ε(·)是統計期望算子，是第k個信號的平均功率，在接收快拍數有限的情況下，信號自相關矩陣實際表示為：

其中，t＝1,2,…,L，L代表快拍數，

對上述得到的接收數據自相關矩陣矢量化后得到：

其中，vec(·)為數學表達式向量化算子，符號表示兩個矩陣間的Khatri-Rao積，Q＝vec(I_N)；上標“*”表示矩陣共軛，是一個單位矩陣，數據矢量y是一個線性增長的虛擬線陣接收數據矢量，其中p為一個單快拍的信號矢量，A_v是虛擬陣列的方向矢量矩陣。