基于导航卫星的外辐射源智能选星方法、系统及雷达平台技术方案

技术编号:17441285 阅读:21 留言:0更新日期:2018-03-10 13:46
本发明专利技术公开了一种基于导航卫星的外辐射源智能选星方法、系统及雷达平台,其中,所述方法包括:以雷达平台与导航卫星之间的可见性为约束条件,确定任一时刻下的可用导航卫星,建立可见星集合;以雷达平台探测距离范围以及雷达平台与目标之间的几何位置可见性为约束条件,对目标位置进行约束,构建目标空间位置矩阵;以目标与导航卫星之间的可见性为约束条件,遍历可见星集合中的各可用导航卫星,确定各可用导航卫星对应的目标可见位置矩阵;根据各可用导航卫星对应的目标可见位置矩阵,以散射增强区条件为约束,确定实际用星。通过本发明专利技术解决了现有技术在目标位置不确定的情况下,无法选星的问题。

【技术实现步骤摘要】
基于导航卫星的外辐射源智能选星方法、系统及雷达平台
本专利技术属于航天
,尤其涉及一种基于导航卫星的外辐射源智能选星方法、系统及雷达平台。
技术介绍
随着军事技术的发展,雷达电子对抗发展到了一个新阶段,单基地雷达受到来自电子干扰、反辐射导弹、超低空突防和隐身武器的严重威胁。电磁波隐身技术是综合性的,包括外形结构设计,吸(透)波结构材料,吸波涂层以及有源对消等方法,而这些仅对一般单基地雷达有效。根据双基地雷达理论,当发射机和接收机与目标构成的夹角大于某一值时,目标的雷达散射截面积就会明显增大,巴比涅原理可以直观地解释了复杂目标前向散射面积增大的机理。此时用于隐身飞行器RCS(RadarCrossSection,RCS,雷达散射截面积)减缩的隐身设计、雷达吸波材料涂覆与吸波结构等隐身措施的作用将会大大减弱。基于外辐射源的无源雷达由于其良好的隐蔽性、反隐身能力及抗干扰性。外辐射源首选的就是导航卫星,包括:地球同步轨道上的北斗导航卫星,再辅以其它轨道上的北斗卫星、以及美国GPS(GlobalPositioningSystem,GPS,全球定位系统)卫星、俄罗斯GLONASS(GlobalNavigationSatelliteSystem,GLONASS,全球导航卫星系统)卫星、欧洲Galileo(伽利略)卫星等,以期实现全天时、大区域的预警监视功能。使用导航卫星作为机会照射源时,MEO(MediumEarthOribt,MEO,中高度地球轨道)和IGSO(InclinedGeosynchronousSatelliteOrbit,IGSO,倾斜地球同步轨道)卫星的空间位置(经纬度和高度)会随时间变化而改变,同时目标也在运动,导致两个结果:第一,因为地球曲率的影响,导航卫星对目标在时间维并不是连续可见的;第二,在可见的前提下,导航卫星到目标和雷达到目标两条交线之间的夹角(双站角)在动态变化,在空间维不能保证大双站角。传统的导航接收机在导航和定位的过程中,对于来自不同导航卫星的信号,通过变换本地匹配测距码,实现对多路导航信号的分离,进而确定可用导航卫星,而在目标位置不确定情况下,无法通过传统的码匹配来确定可用导航卫星。
技术实现思路
本专利技术的技术解决问题:克服现有技术的不足,提供一种基于导航卫星的外辐射源智能选星方法及雷达平台,使得雷达平台在飞行过程中,可以实时计算满足散射增强区条件的导航卫星,并将其作为隐身目标探测的可用外辐射源,以实现对隐身目标的有效探测。为了解决上述技术问题,本专利技术公开了一种基于导航卫星的外辐射源智能选星方法,其特征在于,包括:根据雷达平台的位置和导航卫星的星历,以雷达平台与导航卫星之间的可见性为约束条件,确定任一时刻下的可用导航卫星,建立可见星集合;以雷达平台探测距离范围以及雷达平台与目标之间的几何位置可见性为约束条件,对目标位置进行约束,构建目标空间位置矩阵;根据所述目标空间位置矩阵,以目标与导航卫星之间的可见性为约束条件,遍历可见星集合中的各可用导航卫星,确定各可用导航卫星对应的目标可见位置矩阵;根据各可用导航卫星对应的目标可见位置矩阵,以散射增强区条件为约束,确定实际用星。在上述基于导航卫星的外辐射源智能选星方法中,雷达平台与导航卫星之间的可见性,包括:雷达平台与导航卫星之间几何位置可见,以及,雷达平台与导航卫星之间信号覆盖性可见。在上述基于导航卫星的外辐射源智能选星方法中,根据雷达平台的位置和导航卫星的星历,以雷达平台与导航卫星之间的可见性为约束条件,确定任一时刻下的可用导航卫星,建立可见星集合,包括:根据雷达平台的位置和导航卫星的星历,确定任一时刻下的夹角β、夹角γ、夹角θ和导航卫星信号辐射张角α;其中,夹角β表示导航卫星、雷达平台和地心三者之间的夹角,夹角γ表示雷达平台到地球的切点、雷达平台和地心三者之间的夹角,夹角θ表示雷达平台、导航卫星和地心三者之间的夹角;若β>γ,则雷达平台与导航卫星之间几何位置可见;若则雷达平台与导航卫星之间信号覆盖性可见;将所有满足β>γ且约束条件的导航卫星作为所述任一时刻下的可用导航卫星,得到可见星集合。在上述基于导航卫星的外辐射源智能选星方法中,根据雷达平台的位置和导航卫星的星历,确定任一时刻下的夹角β、夹角γ、夹角θ和导航卫星信号辐射张角α,包括:确定大地坐标(φ,λ,h)与地心地固直角坐标(x,y,z)之间的变换公式:x=(N+h)cosφcosλy=(N+h)cosφsinλ···式(1)z=[N(1-e2)+h]sinφ其中,φ表示纬度,λ表示经度,h表示大地高度,N表示基准椭球体的卯酉圆曲率半径,e表示椭球偏心率;h=H+Nh,a表示基准椭球体的长半径,b表示基准椭球体的短半径,H表示海拔高度,Nh表示大地水准面高度;根据雷达平台的位置和导航卫星的星历,确定所述任一时刻下,雷达平台的大地坐标和导航卫星的大地坐标,以及,导航卫星信号辐射张角α;根据上述式(1),将雷达平台的大地坐标和导航卫星的大地坐标分别转换为地心地固坐标,得到雷达平台的地心地固坐标(x1,y1,z1)和导航卫星的地心地固坐标(x2,y2,z2);根据如下式(2)、(3)和(4),分别确定所述任一时刻下的夹角β、夹角γ和夹角θ:其中,R表示地球平均半径。在上述基于导航卫星的外辐射源智能选星方法中,以雷达平台探测距离范围以及雷达平台与目标之间的几何位置可见性为约束条件,对目标位置进行约束,构建目标空间位置矩阵,包括:确定所述任一时刻下,目标的大地坐标,以及雷达平台高度h目标和目标高度h平台;对目标的大地坐标进行坐标变换,得到目标的地心地固坐标(x3,y3,z3);根据如下式(5),确定目标与雷达平台之间的距离d;根据目标与雷达平台之间的距离d、雷达平台高度h目标和目标高度h平台,通过如下式(6)和(7),分别确定夹角β*和夹角γ*:其中,Rmax表示雷达平台的最大探测距离,R表示地球平均半径,夹角β*表示地心、目标和雷达平台三者之间的夹角,夹角γ*表示目标到地球的切点、目标和地心三者之间的夹角;若d≤Rmax,则目标位于雷达平台探测距离范围内;若β*>γ*,则雷达平台与目标之间几何位置可见;根据所有满足d≤Rmax且β*>γ*约束条件的目标的地心地固坐标,构建所述目标空间位置矩阵。在上述基于导航卫星的外辐射源智能选星方法中,目标与导航卫星之间的可见性,包括:目标与导航卫星之间几何位置可见,以及,目标与导航卫星之间信号覆盖性可见。在上述基于导航卫星的外辐射源智能选星方法中,根据所述目标空间位置矩阵,以目标与导航卫星之间的可见性为约束条件,遍历可见星集合中的各可用导航卫星,确定各可用导航卫星对应的目标可见位置矩阵,包括:确定可见星集合中的任一可用导航卫星A的地心地固坐标(x′2,y′2,z′2),以及,从所述目标空间位置矩阵中选择任一点M;其中,所述任一点M用于指示任一目标A,所述任一点M的地心地固坐标为(x′3,y′3,z′3);根据如下式(8)、(9)和(10),确定夹角β'、夹角γ'和夹角θ':其中,夹角β'表示任一可用导航卫星、任一目标A和地心三者之间的夹角,夹角γ'表示任一目标A到地球的切点、任一目标A和地心三者之间的夹角,夹角θ本文档来自技高网
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基于导航卫星的外辐射源智能选星方法、系统及雷达平台

【技术保护点】
一种基于导航卫星的外辐射源智能选星方法,其特征在于,包括:根据雷达平台的位置和导航卫星的星历,以雷达平台与导航卫星之间的可见性为约束条件,确定任一时刻下的可用导航卫星,建立可见星集合;以雷达平台探测距离范围以及雷达平台与目标之间的几何位置可见性为约束条件,对目标位置进行约束,构建目标空间位置矩阵;根据所述目标空间位置矩阵,以目标与导航卫星之间的可见性为约束条件,遍历可见星集合中的各可用导航卫星,确定各可用导航卫星对应的目标可见位置矩阵;根据各可用导航卫星对应的目标可见位置矩阵,以散射增强区条件为约束,确定实际用星。

【技术特征摘要】
1.一种基于导航卫星的外辐射源智能选星方法,其特征在于,包括:根据雷达平台的位置和导航卫星的星历,以雷达平台与导航卫星之间的可见性为约束条件,确定任一时刻下的可用导航卫星,建立可见星集合;以雷达平台探测距离范围以及雷达平台与目标之间的几何位置可见性为约束条件,对目标位置进行约束,构建目标空间位置矩阵;根据所述目标空间位置矩阵,以目标与导航卫星之间的可见性为约束条件,遍历可见星集合中的各可用导航卫星,确定各可用导航卫星对应的目标可见位置矩阵;根据各可用导航卫星对应的目标可见位置矩阵,以散射增强区条件为约束,确定实际用星。2.根据权利要求1所述的基于导航卫星的外辐射源智能选星方法,其特征在于,雷达平台与导航卫星之间的可见性,包括:雷达平台与导航卫星之间几何位置可见,以及,雷达平台与导航卫星之间信号覆盖性可见。3.根据权利要求2所述的基于导航卫星的外辐射源智能选星方法,其特征在于,根据雷达平台的位置和导航卫星的星历,以雷达平台与导航卫星之间的可见性为约束条件,确定任一时刻下的可用导航卫星,建立可见星集合,包括:根据雷达平台的位置和导航卫星的星历,确定任一时刻下的夹角β、夹角γ、夹角θ和导航卫星信号辐射张角α;其中,夹角β表示导航卫星、雷达平台和地心三者之间的夹角,夹角γ表示雷达平台到地球的切点、雷达平台和地心三者之间的夹角,夹角θ表示雷达平台、导航卫星和地心三者之间的夹角;若β>γ,则雷达平台与导航卫星之间几何位置可见;若则雷达平台与导航卫星之间信号覆盖性可见;将所有满足β>γ且约束条件的导航卫星作为所述任一时刻下的可用导航卫星,得到可见星集合。4.根据权利要求3所述的基于导航卫星的外辐射源智能选星方法,其特征在于,根据雷达平台的位置和导航卫星的星历,确定任一时刻下的夹角β、夹角γ、夹角θ和导航卫星信号辐射张角α,包括:确定大地坐标(φ,λ,h)与地心地固直角坐标(x,y,z)之间的变换公式:其中,φ表示纬度,λ表示经度,h表示大地高度,N表示基准椭球体的卯酉圆曲率半径,e表示椭球偏心率;h=H+Nh,a表示基准椭球体的长半径,b表示基准椭球体的短半径,H表示海拔高度,Nh表示大地水准面高度;根据雷达平台的位置和导航卫星的星历,确定所述任一时刻下,雷达平台的大地坐标和导航卫星的大地坐标,以及,导航卫星信号辐射张角α;根据上述式(1),将雷达平台的大地坐标和导航卫星的大地坐标分别转换为地心地固坐标,得到雷达平台的地心地固坐标(x1,y1,z1)和导航卫星的地心地固坐标(x2,y2,z2);根据如下式(2)、(3)和(4),分别确定所述任一时刻下的夹角β、夹角γ和夹角θ:其中,R表示地球平均半径。5.根据权利要求1所述的基于导航卫星的外辐射源智能选星方法,其特征在于,以雷达平台探测距离范围以及雷达平台与目标之间的几何位置可见性为约束条件,对目标位置进行约束,构建目标空间位置矩阵,包括:确定所述任一时刻下,目标的大地坐标,以及雷达平台高度h目标和目标高度h平台;对目标的大地坐标进行坐标变换,得到目标的地心地固坐标(x3,y3,z3);根据如下式(5),确定目标与雷达平台之间的距离d;根据目标与雷达平台之间的距离d、雷达平台高度h目标和目标高度h平台,通过如下式(6)和(7),分别确定夹角β*和夹角γ*:其中,Rmax表示雷达平台的最大探测距离,R表示地球平均半径...

【专利技术属性】
技术研发人员:李栋尚社宋大伟孙文锋王建晓罗熹
申请(专利权)人:西安空间无线电技术研究所
类型:发明
国别省市:陕西,61

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