[發明專利]一種基于提取目標直接反射徑方法的無源定位方法

有效

• 申請號: 201911360604.6
• 申請日: 2019-12-25
• 公開（公告）號: CN111142068B
• 公開（公告）日: 2022-07-12
• 發明（設計）人: 陳志剛;馬文飛;陳祿;李文
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G01S5/02
• 分類號: G01S5/02
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 高博

1.一種基于提取目標直接反射徑方法的無源定位方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、采集環境中沒有目標存在時的天線陣列靜態信道響應，然后目標做近似勻速直線運動，采集均勻間隔位置上的動態信道響應，計算動態信道響應與靜態信道響應模平方之差；

S2、針對得到的動態信道響應與靜態信道響應模平方之差，在頻域和陣列天線陣元域進行離散二維逆傅里葉變換；

S3、針對動態信道響應與靜態信道響應模平方之差經過離散二維逆傅里葉變換后的信號，在目標軌跡空間域采用離散分數階傅里葉變換；

S4、對經離散分數階傅里葉變換后的信號，尋找最優的分數傅里葉變換階數以及增益最強信號對應的位置，然后在增益最強信號對應的位置的基礎上，選取軌跡長度進行離散分數階逆傅里葉變換；

S5、對經離散分數階逆傅里葉變換后的信號，選取位置對應的空域時域二維信道響應，并搜索其對應的三維變換域最強尖峰坐標，得到目標直接反射徑的等效相對方位角，等效多徑時延和等效多徑復增益的估計；

S6、根據收發端AP-MP的相對位置，估計靜態環境下直射徑的信號到達角和時延，或者將天線陣列靜態信道響應經過離散二維逆傅里葉變換，估計多徑的等效方位角，等效時延和等效多徑復增益；

S7、根據步驟S5得到的等效相對方位角，等效多徑時延，結合步驟S6得到的靜態環境下直射徑的信號到達角和時延，由此得到目標直接反射徑在天線陣列的等效方位角和絕對多徑時延。

2.根據權利要求1所述的基于提取目標直接反射徑方法的無源定位方法，其特征在于，步驟S1中，對第m個天線上的動態信道響應和靜態信道響應的模平方取差得到如下：

其中，為對應時刻t(k)，目標位于位置P(k)，第m個天線和接收天線之間的第n個子載波上的動態信道響應，為當環境中沒有目標存在時，采集到的天線陣列靜態信道響應，C_S為靜態多徑成分，C_BS為被阻擋的靜態多徑成分，C_M,LOS為目標直接反射徑成分，C_M,NLOS為多重反射徑成分。

3.根據權利要求2所述的基于提取目標直接反射徑方法的無源定位方法，其特征在于，在目標移動軌跡上，取K個均勻間隔位置上的信道頻率響應，則對應時刻t(k)，目標位于位置P(k)，第m個天線和接收天線之間的第n個子載波上的動態信道響應表示為以下三項之和：

其中，f_o為載波頻率偏差，k＝-K/2,…,0…,K/2-1，m＝-M/2,…,0…,M/2-1，-(N-1)/2≤n≤(N-1)/2，M為虛擬天線個數，N為子載波個數，f_C和Δf分別代表的是載波中心頻率和子載波頻率間隔，第一項表達式代表不受目標影響的多徑成分，即除被阻擋的靜態多徑以外的靜態多徑；是當目標位于位置P(k)時，第m個接收天線與發射天線之間可以區分的靜態多徑數目，和分別代表第條多徑的復增益和傳播時延；第二項表達式代表被目標阻擋的靜態多徑成分，Λ^(k)是目標位于位置P(k)時，第m個接收天線與發射天線之間被阻擋的靜態多徑集合，第條被阻擋多徑時延和增益分別為和第三項表達式代表移動多徑成分，是當目標位于位置P(k)時，第m個接收天線與發射天線之間移動多徑數目，和分別代表第條多徑的復增益和傳播時延。

4.根據權利要求1所述的基于提取目標直接反射徑方法的無源定位方法，其特征在于，步驟S2中，采集到的天線陣列靜態信道響應的離散二維逆傅里葉變換為：

其中，M為虛擬天線個數，N為子載波個數，為靜態信道響應，j2πum為m次諧波的頻率，j2πvn為n次諧波的頻率，為加性高斯白噪聲，其分布為