[發明專利]一種幅相誤差自校正的穩健單站直接定位方法

有效

• 申請號: 202110595981.9
• 申請日: 2021-05-29
• 公開（公告）號: CN113608164B
• 公開（公告）日: 2023-06-30
• 發明（設計）人: 韓闖;韓東;王伶;謝堅;張兆林;范一飛;粟嘉;楊欣;陶明亮;宮延云
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: G01S5/02
• 分類號: G01S5/02
• 代理公司: 西安凱多思知識產權代理事務所(普通合伙) 61290
• 代理人: 劉新瓊

1.一種幅相誤差自校正的穩健單站直接定位方法，其特征在于包括下述步驟：

a)建立幅相誤差下運動單站接收的信號模型；

b)構造接收數據的協方差矩陣：

其中表示在第l個觀測間隙入射信號S的自相關矩陣，表示噪聲功率，I_GM表示GM×GM的單位矩陣，[·]^H為共軛轉置符號；

c)對采樣協方差矩陣特征分解：

其中表示信號子空間，表示Q個最大特征值組成的對角矩陣，表示噪聲子空間，表示噪聲方差；

d)給定通道幅相誤差初始值：其中為通道幅相誤差的初始值，I_M為M×M的單位矩陣；

e)根據已知的幅相誤差估計值估計發射器位置：子空間數據融合的直接定位代價函數如下式：

其中表示估計出來的輻射源位置，代表對接收信號協方差矩陣做特征值分解得到的噪聲子空間；

f)根據已知的發射器位置估計值估計幅相誤差矢量：

式中

其中α_l(p_q)＝diag(a_l(p_q))∈C^M×M,δ＝vec(Γ)∈C^M×1，w＝[1,0,…,0]^T∈C^M×1；

g)迭代輸出：不斷重復步驟e和步驟f，直到達到最大迭代次數為止，將最終估計的輻射源位置作為最終定位結果。

2.根據權利要求1所述的幅相誤差自校正的穩健單站直接定位方法，其特征在于：

所述建立幅相誤差下運動單站接收的信號模型：假定一個運動的觀測站沿已知運動軌跡運動，觀測站為M陣元，通道幅相誤差為Γ，Q個發射器的坐標為p_q,q＝1,…,Q，輻射的信號s_q(t)為互不相關的窄帶信號，觀測站在位置坐標為p_l＝[x_l,y_l]^T,l＝1,…,L的觀測間隙進行采樣，[·]^T是轉置符號，將數據樣本總時間分為J段，每段G點采樣點，B_l(p)為第l個觀測間隙下時域擴展的陣列流型矢量，各陣元接收的噪聲是均值為零的加性高斯白噪聲，第l個觀測間隙的第j段G個采樣數據為：

s_l(j)＝[s_l,1(j),…,s_l,Q(j)]^T???(2)

B_l(p)＝[b_l(p₁),b_l(p₂),…,b_l(p_Q)]?????(4)

g_l(p_q)＝[1,exp(i2πf_l(p_q)T_s),…,exp(i2πf_l(p_q)(G-1)T_s)]^T?????(6)

其中x_l(j),s_l(j),w_l(j)分別是第j段時間的接收信號、發射信號和噪聲數據；其中ρ_m表示陣列中第m個陣元的幅度誤差，φ_m表示陣列中第m個陣元的相位誤差，m＝2,…,M，s_l,q(j)表示第q個發射器的基帶信號包絡在第l個觀測間隙內的第j個采樣，T為采樣周期，b_l(p_q)為第l個觀測間隙的時域擴展后的陣列流型向量，代表克羅內克積，g_l(p_q)為第l個觀測間隙的運動單站所產生的多普勒相移向量，r_l(jG+g)表示第l個觀測間隙下第j段第g個采樣信號；

n_l(jG+g)∈C^M×1為加性高斯白噪聲向量，a_l(p_q)表示在第l個觀測間隙觀測站對第q個發射器的輻射信號的理想導向矢量：

d_l＝[d_l1,…,d_lM]????(9)

d_l表示第m個陣元在第l個觀測間隙內相對于參考陣元的位置，λ_q表示信號的波長，π表示圓周率。

3.根據權利要求1所述的幅相誤差自校正的穩健單站直接定位方法，其特征在于：

所述步驟c)中，數據協方差矩陣由有限次采樣數據的采樣協方差矩陣代替：

式(13)為采樣協方差矩陣。