[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

本發明提供了一種幅相誤差自校正的穩健單站直接定位方法，建立幅相誤差下運動單站接收的信號模型，構造接收數據的協方差矩陣，對采樣協方差矩陣特征分解，根據已知的幅相誤差估計值估計發射器位置，根據已知的發射器位置估計值估計幅相誤差矢量，多次迭代，將最終估計的輻射源位置作為最終定位結果。本發明基于特征分解子空間正交性質迭代完成目標位置和幅相誤差參數的在線聯合估計，推導了目標位置和幅相誤差參數的閉式解形式，提高定位性能的同時降低計算復雜度，通過推導目標位置和幅相誤差參數的閉式解實現了目標位置和幅相誤差矢量的在線聯合估計，大大提高了定位精度，提升了算法的穩健性。

技術領域

本發明涉及定向定位領域，尤其是一種穩健單站直接定位方法。

背景技術

無線電定位技術在民用和軍事應用中發揮著重要作用，傳統的無源定位技術采用“中間參數估計+目標位置解算”兩步定位模式，這種定位方法在中間參數估計過程中會損失一些目標位置信息，具有一定的局限性，在低信噪比下定位性能難以進一步提高。直接定位技術無需中間參數估計，接收的信號采用單步定位方法直接進行目標位置的估計，在低信噪比下相比兩步定位方法具有估計精度高、分辨能力強、無需數據關聯等優點。可移動單站直接定位系統具有機動性好、隱蔽性高、無需向中心站上傳數據等優點，成為直接定位技術的研究熱點。

目前基于直接定位方法的研究大多基于陣列流型精確已知的假設，因而性能優良。然而在實際應用中，陣列誤差不可避免，限制了定位方法取得更好的定位性能。當觀測站存在由于接收通道內放大器增益不一致引起的通道幅相誤差時，陣列模型不準確會導致定位性能急劇下降。

發明內容

為了克服現有技術的不足，本發明提供一種幅相誤差自校正的穩健單站直接定位方法，該方法基于特征分解子空間正交性質迭代完成目標位置和幅相誤差參數的在線聯合估計，推導了目標位置和幅相誤差參數的閉式解形式，提高定位性能的同時降低計算復雜度。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案包括以下步驟：

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；