[發明專利]協同短波多站角度與衛星時頻的超視距目標直接定位方法

在審

• 申請號: 202110481745.4
• 申請日: 2021-04-30
• 公開（公告）號: CN113281702A
• 公開（公告）日: 2021-08-20
• 發明（設計）人: 尹潔昕;王鼎;楊賓;張莉;唐濤;吳志東;任修坤;鄭娜娥;王成;張倫東
• 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: G01S5/04
• 分類號: G01S5/04
• 代理公司: 鄭州大通專利商標代理有限公司 41111
• 代理人: 張立強

1.協同短波多站角度與衛星時頻的超視距目標直接定位方法，其特征在于，包括：

步驟1：利用K₁個短波觀測站接收和采集待定位輻射源發射的短波信號，K₁＞1；

步驟2：利用K₁個短波觀測站的地理坐標，依次建立待定位輻射源的地理坐標與其發射的短波信號到達K₁個短波觀測站的方位角之間的代數關系式；

步驟3：依次將K₁個短波觀測站多個采樣時刻的陣列接收信號組成K₁個新的短波接收信號矢量，并將K₁個新的短波接收信號矢量表示為與待定位輻射源的地理坐標有關的表達式；

步驟4：利用K₂顆衛星轉發待定位輻射源發射的衛星信號，并通過不同衛星地面站接收和采集所述衛星信號；

步驟5：利用每顆衛星的地理坐標與衛星地面站的地理坐標，依次建立待定位輻射源的地理坐標與其發射的衛星信號經過每顆衛星轉發到衛星地面站的傳播時延、多普勒頻偏之間的代數關系式；

步驟6：依次將K₂個衛星地面站多個采樣時刻的接收信號組成K₂個新的衛星接收信號矢量，并將K₂個新的衛星接收信號矢量表示為與待定位輻射源的地理坐標有關的表達式；

步驟7：各短波觀測站與衛星地面站將采集得到的陣列信號數據傳輸至地面中心站，地面中心站基于接收到的陣列信號數據利用最大似然估計準則構建直接定位優化模型；

步驟8：地面中心站對所述直接定位優化模型進行降維處理，得到關于待定位輻射源的地理坐標與到達各短波觀測站俯仰角的降維優化模型；

步驟9：地面中心站利用Newton型迭代法對所述降維優化模型進行數值優化，得到待定位輻射源的地理坐標的估計值。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟1中，第k₁個短波觀測站的陣列接收信號模型為：

其中，表示第k₁個短波觀測站的陣列接收信號復包絡；表示到達第k₁個短波觀測站的信號復包絡；表示第k₁個短波觀測站的陣列加性高斯白噪聲；表示以信號二維波達方向為函數的陣列流形向量，和分別為短波信號到達第k₁個短波觀測站的方位角和仰角。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟2中，建立的待定位輻射源的地理坐標與其發射的短波信號到達K₁個短波觀測站的方位角之間的代數關系式為：

其中，為短波信號到達第k₁個短波觀測站的方位角；和分別為第k₁個短波觀測站的經緯度，α和γ分別為待定位輻射源的經緯度；和均表示坐標系轉換向量，z(α,γ)表示待定位輻射源在地心地固坐標系下的位置向量，表示第k₁個短波觀測站在地心地固坐標系下的位置向量，r_a、r_b分別為地球參考橢球的長軸、短軸。

4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟3中，第k₁個新的短波接收信號矢量表示為與待定位輻射源的地理坐標有關的表達式為：

其中，t_n表示第n個采樣時刻，N是采樣點數；為第k₁個短波觀測站的N個采樣時刻的陣列接收信號組成的新的短波接收信號矢量；是到達第k₁個短波觀測站的N個采樣時刻的短波信號復包絡組成的矢量；是第k₁個短波觀測站的N個采樣時刻的陣列加性高斯白噪聲組成的噪聲矢量；I_N表示N維單位矩陣，表示矩陣的Kronecker乘積，表示以待定位輻射源的地理坐標與俯仰角為函數的陣列流形向量，滿足表示以信號二維波達方向為函數的陣列流形向量，和分別為短波信號到達第k₁個短波觀測站的方位角和仰角。