基于CLEAN的多个非合作发射源被动定位方法技术

本发明专利技术公开了一种基于CLEAN的多个非合作发射源被动定位方法。其采用网格搜索方法从接收机量测中直接估计出一个发射源位置，再根据估计出的发射源位置应用CLEAN方法从量测向量中删去该发射源的信息，再进行定位下一个发射源，从而有效解决了多个发射源之间互相干扰导致低能量的弱发射源无法定位的问题，实现了对多个发射源的有效定位，可以直接应用到现有被动雷达的多个非合作发射源被动定位中，具有广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于雷达信号处理
，尤其涉及一种基于CLEAN的多个非合作发射源被动定位方法。
技术介绍
日益激烈的电子战使得在复杂环境下定位多个非合作发射源受到越来越多的关注。在发射源定位的研究中，传统的方法主要是基于到达角度(AOA)、到达时间差(TDOA)的两步定位法，即首先测量出与发射机位置相关的参数AOA或TDOA，再通过求解定位方程估计出发射源的位置。然而，这种方法在参数提取中舍去了大量的发射机信息，且参数的提取过程通常是在各接收机中独立完成的，因此定位精度不高。另外，这些传统的定位方法在面对多个发射源时需要首先对提取的参数进行配准才能进行定位，在低信噪比下难以实现。文献“DirectPositionDeterminationofNarrowbandRadioFrequencyTransmitters，IEEESignalProcess.Lett.，vol.11，no.5，pp.513-516，May2004”提出的DPD定位技术由于尽可能地联合利用了全部的发射源信息，相比传统的TDOA，AOA两步定位方法有明显的优势。在此基础上，文献“Directpositiondeterminationofmultipleradiosignals，EURASIPJournalonAppliedSignalProcess.，vol.2005，no.1，pp.37-49，Jan.2005”提出了基于DPD的多目标定位方法。该方法采用MUSIC的思想，通过网格搜索在位置平面形成多个尖峰，每个尖峰的位置即为发射源的位置。仿真证明该方法相比传统的定位方法有极大的优势。然而，该DPD多目标定位技术虽然得到了有多个尖峰的值平面，但是没能准确提取各个发射源的具体位置，只能采用肉眼的方法观察，在实际应用中存在不足。更严重的是，当多个发射源的发射信号强度相差较大时，强发射源的能量可能压制弱发射源，使得该DPD多目标定位技术无法准确定位出弱发射源。
技术实现思路
本专利技术的专利技术目的是：为了解决现有在技术在多个非合作发射源定位中强发射源干扰导致弱发射源定位失效等问题，本专利技术提出了一种基于CLEAN的多个非合作发射源被动定位方法。本专利技术的技术方案是：一种基于CLEAN的多个非合作发射源被动定位方法，包括以下步骤：A、初始化雷达系统参数，其中系统参数包括接收机个数L、各接收机位置坐标(xl,yl,zl)、l＝1,2,...,L、采样间隔Ts、待定位的发射机个数Q；B、从各接收机中读取量测并对量测进行采样，得到L个离散的量测向量rl，划分目标位置的网格搜索区间(xgrid,ygrid,zgrid)，设置已定位的序号q为0，其中q＝1,2,...,Q；C、将量测向量rl均分为K份，并分别对每一份做离散傅里叶变换，得到rl(k,j)，其中k＝1,2,...,K、j＝1,2,...,J、J为每份中包含的样本点个数，再将L个rl(k,j)组合成矩阵r(k,j)并计算其相关矩阵R(j)的最大特征值对应的特征向量u(j)；D、选取一个网格点(xgrid,ygrid,zgrid)作为发射源的位置坐标，计算该网格点到各接收基站的传播时延τl，利用传播时延τl构建一个对角矩阵Γ(j)，并计算该网格点(xgrid,ygrid,zgrid)对应的代价值ζ(xgrid,ygrid,zgrid)；E、判断数据平面上的所有网格点是否已经被遍历；若数据平面上的所有网格点没有被遍历，则返回步骤D；若数据平面上的所有网格点被遍历，则选取最大代价值对应的网格点作为估计值，保存该估计值作为发射机位置并采用CLEAN方法更新量测向量rl和已定位的序号q；F、判断定位序号q是否小于待定位的发射机个数Q；若定位序号小于待定位的发射机个数，则返回步骤C；若定位序号大于或等于待定位的发射机个数，则完成发射源被动定位，得到Q个发射机位置进一步地，所述步骤C中将L个rl(k,j)组合成矩阵r(k,j)的表达式为：r(k,j)＝[r1(k,j),r2(k,j),...,rL(k,j)]T其中，T表示转置操作。进一步地，所述步骤C中计算相关矩阵R(j)的计算公式具体为：R(j)=1KΣk=1Kr(k,j)×rH(k,j)]]>其中，H表示共轭转置操作。进一步地，所述步骤D中计算网格点到各接收基站的传播延时τl的公式具体为：τl=(xgrid-xl)2+(ygrid-yl)2+(zgrid-zl)2c]]>其中，c为传播速度。进一步地，所述步骤D中对角矩阵Γ(j)具体表示为：其中，进一步地，所述步骤D中计算该网格点(xgrid,ygrid,zgrid)对应的代价值ζ(xgrid,ygrid,zgrid)的计算公式具体为：ζ(xgrid,ygrid,zgrid)=λmax[Σj=1JΓH(j)u(j)uH(j)Γ(j)]]]>其中，λmax[·]表示求最大特征值。进一步地，所述步骤E中采用CLEAN方法更新量测向量rl具体包括以下分步骤：S1、根据保存的发射机位置计算传播时延，表示为：τl(p^q)=(p^q(x)-xl)2+(p^q(y)-yl)2+(p^q(z)-zl)2c]]>其中，分别表示估计出的发射机位置的X，Y，Z轴坐标；同时将传播时延进行离散化，表示为：其中，表示向下取整。S2、根据传播时延将量测信号中的样本点向左平移，表示为：rl′[n]=rl[n+nl(p^q)]]]>其中，n表示向量中第n个元素；并将序号超出向量rl长度的部分用零补齐，对得到的L个移位后的量测向量rl′取平均得到：sq=1LΣl=1Lrl′;]]>S3、对向量sq向右移位得到：slq[n]=sq[n-nl(p^q)]]]>并将对序号部分用零补齐；S4、更新量测向量rl表示为：rl=rl-slqHR1-1rlslqHRl-1slqslq.]]>本专利技术的有益效果是：本专利技术采用网格搜索方法从接收机量测中直接估计出一个发射源位置，再根据估计出的发射源位置应用CLEAN方法从量测向量中删去该发射源的信息，再进行定位下一个发射源，从而有效解决了多个发射源之间互相干扰导致低能量的弱发射源无法定位的问题，实现了对多个发射源的有效定位，可以直接应用到现有被动雷达的多个非合作发射源被动定位中，具有广阔的应用前景。附图说明图1是本专利技术的基于CLEAN的多个非合作发射源被动定位方法流程示意图。图2是本专利技术实施例中第一次定位时的定位值平面对比示意图。图3是本专利技术实施例中第二次定位时的定位值平面对比示意图。图4是本专利技术实施例中第三次定位时的定位值平面对比示意图。图5是本专利技术实施例中定位三个不同强度发射源的性能对比示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。如图1所示，为本专利技术的基于CLEAN的多个非合作发射源被动定位方法流程示意图。一种基于CLEAN的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于CLEAN的多个非合作发射源被动定位方法，其特征在于，包括以下步骤：A、初始化雷达系统参数，其中系统参数包括接收机个数L、各接收机位置坐标(xl,yl,zl)、l＝1,2,...,L、采样间隔Ts、待定位的发射机个数Q；B、从各接收机中读取量测并对量测进行采样，得到L个离散的量测向量rl，划分目标位置的网格搜索区间(xgrid,ygrid,zgrid)，设置已定位的序号q为0，其中q＝1,2,...,Q；C、将量测向量rl均分为K份，并分别对每一份做离散傅里叶变换，得到rl(k,j)，其中k＝1,2,...,K、j＝1,2,...,J、J为每份中包含的样本点个数，再将L个rl(k,j)组合成矩阵r(k,j)并计算其相关矩阵R(j)的最大特征值对应的特征向量u(j)；D、选取一个网格点(xgrid,ygrid,zgrid)作为发射源的位置坐标，计算该网格点到各接收基站的传播时延τl，利用传播时延τl构建一个对角矩阵Γ(j)，并计算该网格点(xgrid,ygrid,zgrid)对应的代价值ζ(xgrid,ygrid,zgrid)；E、判断数据平面上的所有网格点是否已经被遍历；若数据平面上的所有网格点没有被遍历，则返回步骤D；若数据平面上的所有网格点被遍历，则选取最大代价值对应的网格点作为估计值，保存该估计值作为发射机位置并采用CLEAN方法更新量测向量rl和已定位的序号q；F、判断定位序号q是否小于待定位的发射机个数Q；若定位序号小于待定位的发射机个数，则返回步骤C；若定位序号大于或等于待定位的发射机个数，则完成发射源被动定位，得到Q个发射机位置...

【技术特征摘要】
1.一种基于CLEAN的多个非合作发射源被动定位方法，其特征在于，包括以下步骤：A、初始化雷达系统参数，其中系统参数包括接收机个数L、各接收机位置坐标(xl,yl,zl)、l＝1,2,...,L、采样间隔Ts、待定位的发射机个数Q；B、从各接收机中读取量测并对量测进行采样，得到L个离散的量测向量rl，划分目标位置的网格搜索区间(xgrid,ygrid,zgrid)，设置已定位的序号q为0，其中q＝1,2,...,Q；C、将量测向量rl均分为K份，并分别对每一份做离散傅里叶变换，得到rl(k,j)，其中k＝1,2,...,K、j＝1,2,...,J、J为每份中包含的样本点个数，再将L个rl(k,j)组合成矩阵r(k,j)并计算其相关矩阵R(j)的最大特征值对应的特征向量u(j)；D、选取一个网格点(xgrid,ygrid,zgrid)作为发射源的位置坐标，计算该网格点到各接收基站的传播时延τl，利用传播时延τl构建一个对角矩阵Γ(j)，并计算该网格点(xgrid,ygrid,zgrid)对应的代价值ζ(xgrid,ygrid,zgrid)；E、判断数据平面上的所有网格点是否已经被遍历；若数据平面上的所有网格点没有被遍历，则返回步骤D；若数据平面上的所有网格点被遍历，则选取最大代价值对应的网格点作为估计值，保存该估计值作为发射机位置并采用CLEAN方法更新量测向量rl和已定位的序号q；F、判断定位序号q是否小于待定位的发射机个数Q；若定位序号小于待定位的发射机个数，则返回步骤C；若定位序号大于或等于待定位的发射机个数，则完成发射源被动定位，得到Q个发射机位置2.如权利要求1所述的基于CLEAN的多个非合作发射源被动定位方法，其特征在于，所述步骤C中将L个rl(k,j)组合成矩阵r(k,j)的表达式为：r(k,j)＝[r1(k,j),r2(k,j),...,rL(k,j)]T其中，T表示转置操作。3.如权利要求2所述的基于CLEAN的多个非合作发射源被动定位方法，其特征在于，所述步骤C中计算相关矩阵R(j)的计算公式具体为：R(j)=1KΣk=1Kr(k,j)×rH(k,j...

【专利技术属性】
技术研发人员：易伟，谌振华，陈方园，李帅，孔令讲，杨晓波，崔国龙，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51