[發(fā)明專利]基于時(shí)延補(bǔ)償?shù)亩酂o(wú)人機(jī)協(xié)同定位方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910534673.8
• 申請(qǐng)日: 2019-06-19
• 公開（公告）號(hào): CN110261819B
• 公開（公告）日: 2022-11-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李建峰;何益;張小飛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): G01S5/06
• 分類號(hào): G01S5/06
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

本發(fā)明公開了一種基于時(shí)延補(bǔ)償?shù)亩酂o(wú)人機(jī)協(xié)同定位方法，在由多架無(wú)人機(jī)組成的分布式無(wú)源定位系統(tǒng)中應(yīng)用，具體包括：無(wú)人機(jī)同步接收輻射源信號(hào)，并對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行采樣；選取參考信號(hào)，對(duì)其余幾路信號(hào)進(jìn)行時(shí)延補(bǔ)償，并將其與參考信號(hào)作互相關(guān)處理；基于最優(yōu)互相關(guān)結(jié)果，確定時(shí)延值和相應(yīng)補(bǔ)償值，從而結(jié)合得到高精度時(shí)延估計(jì)；根據(jù)時(shí)延估計(jì)得到輻射源與各無(wú)人機(jī)之間的距離差，建立雙曲線方程組求解輻射源位置。本發(fā)明突破了現(xiàn)有技術(shù)中受限于采樣精度的藩籬，能夠獲得優(yōu)于采樣間隔的精準(zhǔn)時(shí)延估計(jì)，從而能有效提高定位精度；該方法無(wú)需依賴高采樣率即可獲得高分辨率估計(jì)，降低了對(duì)A/D設(shè)備的要求，從而有效減小了無(wú)人機(jī)載荷，具有重要的應(yīng)用價(jià)值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種無(wú)源定位方法，尤其涉及一種基于時(shí)延補(bǔ)償?shù)亩酂o(wú)人機(jī)協(xié)同定位方 法。

背景技術(shù)

無(wú)源定位系統(tǒng)應(yīng)用平臺(tái)廣泛，其中，基于地面雷達(dá)系統(tǒng)的陸基平臺(tái)，由于觀測(cè)站固定，故易于實(shí)現(xiàn)，但是受地面復(fù)雜環(huán)境影響大，且靈活性很差。基于無(wú)人機(jī)的空基平臺(tái) 不受地面復(fù)雜環(huán)境影響，觀測(cè)范圍廣，靈活性強(qiáng)，具有陸基平臺(tái)無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)，但是 同時(shí)也給工程實(shí)現(xiàn)、載荷等方面帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)。

無(wú)源時(shí)差定位是一種基于目標(biāo)輻射的電磁信號(hào)確定目標(biāo)與觀測(cè)站之間的距離差，從 而實(shí)現(xiàn)目標(biāo)位置估計(jì)的定位技術(shù)。由于本身不發(fā)射信號(hào)，無(wú)源定位隱蔽性好，抗干擾能力強(qiáng)，且基于到達(dá)時(shí)間差的定位方法定位精度高，組網(wǎng)能力強(qiáng)。因此進(jìn)一步提升無(wú)源時(shí) 差定位技術(shù)的性能具有重要的實(shí)際意義和應(yīng)用價(jià)值。

時(shí)延估計(jì)性能的好壞是決定無(wú)源時(shí)差定位精度的重要因素，其中基于互相關(guān)的時(shí)延 估計(jì)方法由于其操作簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)而被廣泛運(yùn)用。但是實(shí)際工程中處理的都是數(shù)字信號(hào)，由于受采樣頻率的限制，時(shí)延估計(jì)精度無(wú)法突破采樣間隔，這極大制約了無(wú)源時(shí)差 定位的性能。現(xiàn)有的解決方法有擬合或者插值，但是數(shù)據(jù)量的增加對(duì)硬件提出了更高的 要求，不利于工程實(shí)現(xiàn)，尤其是在無(wú)人機(jī)等有限載荷平臺(tái)上。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：針對(duì)以上問(wèn)題，本發(fā)明提出一種應(yīng)用于無(wú)人機(jī)分布式定位系統(tǒng)的無(wú)源定 位方法，該方法基于時(shí)延補(bǔ)償?shù)亩酂o(wú)人機(jī)協(xié)同定位，能夠提高無(wú)源定位的精準(zhǔn)性并降低無(wú)人機(jī)的設(shè)備載荷，降低定位成本。

技術(shù)方案：本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種基于時(shí)延補(bǔ)償?shù)亩酂o(wú)人機(jī)協(xié)同定位方法， 包括以下步驟：

(1)多架無(wú)人機(jī)同步接收輻射源信號(hào)，對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行采樣處理；

(2)選取某一路信號(hào)作為參考信號(hào)，對(duì)其余的多路信號(hào)進(jìn)行時(shí)延補(bǔ)償；其中具體的補(bǔ)償方法是：第m架無(wú)人機(jī)的接收信號(hào)相對(duì)于參考信號(hào)的時(shí)延補(bǔ)償為

其中，τ_m表示第m路信號(hào)的時(shí)延，τ₁表示參考信號(hào)的時(shí)延，δ_j＝j(luò)ξ，j＝1，2，...，J， ξ代表微小時(shí)延單元，j代表搜索次數(shù)，滿足Jξ·f_s＝1，f_s為采樣頻率。

(3)將時(shí)延補(bǔ)償后的信號(hào)與參考信號(hào)作互相關(guān)處理；其中，將時(shí)延補(bǔ)償后的信號(hào)與參考信號(hào)作互相關(guān)處理，是對(duì)時(shí)延補(bǔ)償后的信號(hào)與參考信號(hào)J次廣義互相關(guān)運(yùn)算，其 中第j次搜索對(duì)應(yīng)的廣義互相關(guān)函數(shù)為：

其中，X₁(n)和分別為信號(hào)x₁(k)和的離散傅里葉變換，H(n)為頻域離散濾波函數(shù)，k＝1，2，...，K，n＝0，1，...，K-1，K為采樣點(diǎn)數(shù)，m表示第m路信號(hào)。

(4)基于最優(yōu)互相關(guān)處理結(jié)果，得到時(shí)延差估計(jì)；具體包括以下過(guò)程：

(41)計(jì)算廣義互相關(guān)函數(shù)的峰值和次峰值幅度之比：

(42)遍歷j，計(jì)算最優(yōu)時(shí)延估計(jì)值以及對(duì)應(yīng)的最優(yōu)時(shí)延補(bǔ)償值為