[發明專利]基于雙交叉函數的噴氣式飛機定位方法

在審

• 申請號: 202111454214.2
• 申請日: 2021-11-22
• 公開（公告）號: CN114152912A
• 公開（公告）日: 2022-03-08
• 發明（設計）人: 晁云峰;姜弢;劉光達;胡秋月;王鑫
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: G01S5/18
• 分類號: G01S5/18;G01S5/20
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種基于雙交叉函數的噴氣式飛機定位方法。該方法需要至少七個地震檢波器，首先使用雙交叉函數分別計算第一道信號與其他道信號之間時間尺度因子與時間延遲的關系，得出第一道信號與其他道信號的時延估計值，然后對所有道信號進行時延校正，對所有道信號進行傅里葉變換得到其頻譜，再使用雙交叉函數分別計算第一道信號頻譜與其他道信號頻譜的相對多普勒頻移，得到總檢波器個數減1個含有目標飛行速度與位置信息的方程，最后使用遺傳算法求解這個方程組即可得到噴氣式飛機位置與速度信息。該方法解決了噴氣式飛機的寬帶多普勒頻移干擾問題，可以同時獲得目標位置及速度信息，對寬帶信號和窄帶信號都適用。

技術領域：

本發明涉及一種基于雙交叉函數的噴氣式飛機定位方法，該方法適用于地震陣列對噴氣式飛機的定位與追蹤，對于陣列間距較大的聲陣列也同樣適用，涉及信號采集和檢波器陣列信號處理領域。

背景技術：

噴氣式飛機，尤其是低空作戰噴氣式飛機，由于其飛行高度一般在百米范圍內，在一些如山地丘陵、原始森林等特殊復雜地形中，易被遮擋。由于雷達散射截面小，一般情況下難以發現此類目標，且近地層反射的雜波干擾也會降低雷達的探測能力。所以現有的低空目標定位一般是通過聲陣列來完成的，但在軍事環境中，聲傳感器一般置于地表或懸浮在空中，易被破壞，其采用電容式結構，不利于長時間全天候工作，且易受到環境噪聲干擾。地震檢波器埋于地下，更隱蔽安全且可長時間全天候工作。

聲信號由于主頻帶頻率高，信號采樣率高，檢波器間距較小，相對多普勒頻移影響較小，所以現有的聲定位方法一般忽略了不同道信號的相對多普勒頻移，但對于地震檢波器陣列，地震信號主頻帶頻率低，波長較長，地震檢波器陣列間距較大，所以不同道信號的相對多普勒頻移影響很大，不能忽略。聲陣列的定位技術基本可以分為三類：一是基于聲達時間差的定位估計，通過陣列幾何關系計算目標位置，運算量小，對于靜止目標定位效果較好，缺點是不能解決高速運動目標帶來的多普勒頻移問題，運動目標定位效果較差，如CN104991573A；二是基于最大輸出功率的波束形成技術，波達方向估計較為準確，缺點是此方法依賴更多的檢波器，且運算量過大，同樣的對運動目標在延時波束形成時沒有考慮多普勒頻移的影響，如CN112666520A；三是基于高分辨譜技術，適用于窄帶信號，對噴氣式飛機產生的寬帶信號定位效果較差，如CN113126028A；地震陣列的定位技術只有Eibl提出的窄帶多普勒頻移擬合方法，也不能解決對噴氣式飛機產生的寬帶信號定位；綜上這四類方法難以解決對高速運動的寬帶目標源如噴氣式飛機的定位問題。

發明內容：

本發明的目的就在于針對上述現有技術的不足，提出一種基于雙交叉函數的噴氣式飛機定位方法。

本發明的主要思想是，該方法需要j個地震檢波器G_i，i＝1，2，…，j，得到j道信號s_i。首先使用雙交叉函數分別計算s₁(t)與s_q(t)之間時間尺度因子與時間延遲的關系，q＝2，3，…，j，分別得出s₁與s_q(t) 之間的時延估計值，對s_q(t)進行時延校正后得到對s₁(t)和進行傅里葉變換得到各自的頻譜 s₁(f)、再使用雙交叉函數分別計算頻譜s₁(f)與之間的相對多普勒頻移，得到j-1個含有目標飛行速度與位置信息的方程，最后使用遺傳算法求解這個六元方程組即可得到噴氣式飛機位置與速度信息。該方法解決了高速運動目標的寬帶多普勒頻移干擾問題，適用于寬帶、窄帶飛行目標，且該方法對檢波器的布設方式沒有要求，只需避免在一條直線上。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

基于雙交叉函數的噴氣式飛機定位方法，其特征在于，包括以下步驟：