[發(fā)明專利]一種雙圓陣的方位-等效時延差被動定位方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010198116.6
• 申請日: 2020-03-19
• 公開（公告）號: CN111323746B
• 公開（公告）日: 2023-05-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 時勝國;張旭;楊德森;朱中銳;方爾正;莫世奇
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G01S5/02
• 分類號: G01S5/02;G01S5/04;G01S5/12
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明提供一種雙圓陣的方位?等效時延差被動定位方法，首先建立雙陣空間定位模型，獲取兩圓陣各陣元輸出數(shù)據(jù)xsubgt;l/subgt;(t),l＝1,2；利用空間譜估計算法，分別計算目標相對兩陣列參考點的方位角θsubgt;1/subgt;,θsubgt;2/subgt;；利用時延估計算法，計算圓陣1第i個陣元與圓陣2第j個陣元接收數(shù)據(jù)的時延差τsubgt;ij/subgt;，利用τsubgt;ij/subgt;計算等效時延差τsubgt;e/subgt;；將方位角θsubgt;1/subgt;,θsubgt;2/subgt;和等效時延差τsubgt;e/subgt;代入方位?等效時延差定位公式中，獲取目標到各陣列參考點的距離Rsubgt;1/subgt;Rsubgt;2/subgt;，以及目標坐標位置坐標(xsubgt;s/subgt;,ysubgt;s/subgt;)。本發(fā)明避免在均勻圓陣中心增加參考陣元，簡化陣列結(jié)構(gòu)、節(jié)省系統(tǒng)成本，同時利用陣列冗余信息，提高時延估計精度，進而提高了目標定位精度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種雙圓陣的方位-等效時延差被動定位方法，屬于目標被動定位領(lǐng)域。

背景技術(shù)

根據(jù)采用信息的不同類型，雙基陣被動定位技術(shù)可分為純方位定位和方位-時延差定位方法。純方位定位方法中，兩基陣分別計算同一目標的方位角，利用三角關(guān)系估計距離，進而得到目標位置坐標。方位交叉定位適用范圍廣，但定位誤差對方位精度十分敏感。

方位-時延差定位方法是方位交叉定位的改進算法，利用了兩陣列陣元之間的空間相干性。在相干性達到某一閾值時，性能較方位交叉定位算法精度更高。常規(guī)方位-時延差定位方法的定位原理為，如圖1所示，已知兩基陣所測目標方位角分別為θ₁,θ₂，時延差τ＝(R₁-R₂)C,其中R₁,R₂分別為目標到兩陣列參考點的距離，C為聲速，根據(jù)余弦定理，存在如下關(guān)系：

將時延差公式代入，可得R₁,R₂的表達式分別為：

傳統(tǒng)方位-時延定位方法計算時延差信息時，僅利用了陣列參考位置處陣元接收數(shù)據(jù)，而未使用陣列全部陣元數(shù)據(jù)，這使時延差估計結(jié)果極易受噪聲干擾，進而影響定位精度。而從陣列結(jié)構(gòu)上來講，如均勻圓陣這樣的特殊陣列結(jié)構(gòu)，進行時延差估計時，通常會在陣列圓心處增加一參考陣元，致使設(shè)備復(fù)雜性和系統(tǒng)成本大大增加。

因此，提出一種雙圓陣方位-等效時延差定位方法，本方法對陣列所有陣元接收數(shù)據(jù)均進行了有效利用，通過多陣元冗余信息優(yōu)化時延估計結(jié)果，增強系統(tǒng)抗噪能力，結(jié)構(gòu)上不需要增加多余參考陣元，而是發(fā)揮均勻圓陣的結(jié)構(gòu)優(yōu)勢，計算等效時延差，以等效時延差代替?zhèn)鹘y(tǒng)時延差，能夠有效提高時延估計精度，進而提高系統(tǒng)定位精度，降低設(shè)備復(fù)雜度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了提供一種雙圓陣的方位-等效時延差被動定位方法。本發(fā)明簡化設(shè)備結(jié)構(gòu)，充分利用均勻圓陣多陣元冗余信息計算等效時延差，優(yōu)化時延估計結(jié)果，獲得了較傳統(tǒng)方位-時延差定位算法更高的定位精度。

本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：步驟如下：

步驟1，建立雙陣定位空間模型，兩均勻圓陣陣元數(shù)均為M，M為偶數(shù)，以圓陣圓心為陣列參考點，圓陣半徑均為r，兩參考點間距為D，以兩參考點連線方向為x軸方向，連線垂線方向為y軸方向建立笛卡爾坐標系，兩圓陣參考點坐標分別為(x₁,y₁),(x₂,y₂)，位于(x_s,y_s)坐標處的目標發(fā)出信號s(t)，第l個(l＝1,2)圓陣接收到的數(shù)據(jù)x_l(t)為：