使用从单个移动平台测量的到达频率的发射器的位置确定制造技术

使用从单个移动平台测量的到达频率的发射器的位置确定。公开了使用从单个移动平台测量的到达频率(FOA)进行发射器的位置确定的系统、方法和设备。在一个或更多个示例中，所公开的系统允许使用相干到达频率(CFOA)多普勒历史测量来从移动平台进行静止脉冲射频(RF)发射器的位置确定。术语“相干”用于指示该过程需要RF相干脉冲序列，例如由现代雷达生成的脉冲序列。在一个或更多个示例中，所公开的系统采用两种公开的CFOA测量方法(方法1：CFOA相位线性回归(LRP)，方法2：CFOA互相关频谱(CCFS))中的一种。所公开的系统还允许处于已知位置的发射器的地理辨别(GeoD)，或者另选地，处于未知位置的发射器的地理定位。

Location determination using transmitters with arrival frequencies measured from a single mobile platform

The location of the transmitter is determined using the arrival frequency measured from a single mobile platform. Systems, methods and devices for locating transmitters using the arrival frequency (FOA) measured from a single mobile platform are disclosed. In one or more examples, the disclosed system allows the use of coherent arrival frequency (CFOA) Doppler history measurements to locate static pulse radio frequency (RF) transmitters from mobile platforms. The term \coherence\ is used to indicate that the process requires RF coherent pulse sequences, such as those generated by modern radar. In one or more examples, the disclosed system employs one of two open CFOA measurement methods (method 1: CFOA phase linear regression (LRP) and method 2: CFOA cross-correlation spectrum (CCFS). The disclosed system also allows geographic identification (GeoD) of transmitters in known locations, or alternatively, geolocation of transmitters in unknown locations.

【技术实现步骤摘要】
使用从单个移动平台测量的到达频率的发射器的位置确定
本公开涉及发射器的位置确定。具体地讲，涉及使用从单个移动平台测量的到达频率(FOA)的发射器的位置确定。
技术介绍
频率的精确测量是定位过程的必要组成部分。对于发射脉冲信号的发射器来说这是困难的，因为各个脉冲通常不够长，不足以允许以足以支持确定发射器位置的精度来进行频率测量。因此，需要一种改进的用于发射器的位置确定的技术。
技术实现思路
本公开涉及一种使用从单个移动平台测量的到达频率(FOA)来进行发射器的位置确定的方法、系统和设备。在一个或更多个示例中，所公开的系统允许使用相干到达频率(CFOA)多普勒历史测量来从移动平台进行静止脉冲射频(RF)发射器的位置确定。术语“相干”在本文中用于指示该过程需要RF相干脉冲序列，例如由现代雷达生成的脉冲序列。在一个或更多个示例中，所公开的系统采用两种公开的CFOA测量方法(方法1：CFOA相位线性回归(LRP)，方法2：CFOA互相关频谱(CCFS))中的一种。在一个或更多个示例中，一种用于位置确定的方法包括由安装在移动平台上的天线接收从多个发射器发送的多个信号。该方法还包括从信号识别感兴趣的信号(SOI)。另外，该方法包括将SOI分割成多个观察(look)段。另外，该方法包括从观察段确定到达频率(FOA)测量(例如，相干到达频率(CFOA)测量)。此外，该方法包括使用FOA测量来确定多个发射器中发送SOI的发射器的位置。在至少一个示例中，一种用于位置确定的系统包括天线，其被安装在移动平台上，以接收从多个发射器发送的多个信号。此外，该系统包括处理器，其被配置为从信号识别感兴趣的信号(SOI)，将SOI分割成多个观察段，从观察段确定到达频率(FOA)测量(例如，相干到达频率(CFOA)测量)，并且使用FOA测量来确定多个发射器中发送SOI的发射器的位置。特征、功能和优点可在本公开的各种示例中独立地实现，或者可在其它示例中组合。附图说明关于以下描述、所附权利要求和附图，本公开的这些和其它特征、方面和优点将变得更好理解，附图中：图1A是示出根据本公开的至少一个示例的所公开的使用从单个移动平台测量的到达频率(FOA)进行发射器的位置确定的系统的图。图1B是示出根据本公开的至少一个示例的所公开的使用从单个移动平台测量的到达频率(FOA)进行发射器的位置确定的系统的示例性硬件的图。图2是示出根据本公开的至少一个示例的所公开的位置确定处理的高级例示的图。图3是示出根据本公开的至少一个示例的包括若干观察(即，相干到达频率(CFOA)测量)的多普勒历史的图。图4是示出根据本公开的至少一个示例的利用一个接收器监测一个或两个感兴趣的信号(SOI)的示例性观察时间表的图。图5是示出根据本公开的至少一个示例的仅使用复包络样本(CES)重构的示例性复脉冲序列观察的大小的曲线图。图6是示出根据本公开的至少一个示例的使用相位线性回归(LRP)的脉冲发射器的相干到达频率(CFOA)估计的图。图7是示出根据本公开的至少一个示例的使用脉冲序列相位超前的示例性估计的CFOA的曲线图。图8是示出根据本公开的至少一个示例的使用频率功率谱的互相关(CCFS)的CFOA估计的图。图9是示出根据本公开的至少一个示例的脉冲序列观察的快速傅里叶变换(FFT)的示例性功率谱的曲线图。图10是示出根据本公开的至少一个示例的图9的功率谱的互相关的曲线图。图11是示出根据本公开的至少一个示例的第一观察的自相关谱与第一观察和另一观察的互相关谱的比较的曲线图。图12是示出根据本公开的至少一个示例的辨别统计分布和决策逻辑的曲线图。具体实施方式本文所公开的方法和设备提供了一种使用从单个移动平台测量的到达频率(FOA)进行发射器的位置确定的操作系统。在一个或更多个示例中，本公开的系统允许使用相干到达频率(CFOA)多普勒历史测量从移动平台进行固定脉冲射频(RF)发射器的位置确定，其允许已知位置处的发射器的地理辨别(GeoD)或者另选地，未知位置处的发射器的地理定位。在至少一个示例中，本公开提供用于参考由移动平台提供的移动参考系来确定静止发射器的位置。术语“相干”在本文中用于指示该过程需要RF相干脉冲序列，例如由现代雷达生成的脉冲序列。如上面先前提及的，频率的精确测量是定位过程的必要组成部分。对于脉冲信号来说这是困难的，因为各个脉冲通常不够长，不足以允许以支持发射器位置确定所需的精度进行频率测量。公开了提供所需测量精度的两种互补的相干到达频率(CFOA)测量方法。这两种CFOA方法是：(1)方法1：CFOA相位线性回归(LRP)，其对随机脉冲间隔来说更为通用和必要，但需要任何有意的脉冲内调制的解调；(2)方法2：CFOA互相关频谱(CCFS)，其利用了相干脉冲信号的谱线结构并且不需要脉冲内解调，但需要脉冲间隔的一致周期性序列。这两种方法均可通过大大减小的处理带宽(需要不大于脉冲重复频率(PRF)的小倍数)实现。好处在于信号缓冲区大小和计算负荷减小，且几乎不会有损测量精度。本公开还提供了一种从一组已知的可能发射器位置区分发射器位置的地理辨别(GeoD)技术。该GeoD方法采用了从移动平台测量的信号的多普勒历史与候选位置(即，已知发射相同信号的位置)的计算的多普勒历史的统计模式匹配。该方法利用了多普勒频移原理并且不需要绝对知道发射器的频率。与特定射频(RF)处的发射器关联的多普勒历史通常对于发射器的位置来说是唯一的。当与高多普勒测量精度组合时，所公开的统计模式匹配方法揭示了发射器的真实位置。应该注意，尽管本公开仅考虑用于GeoD的脉冲信号，但所公开的技术同样适用于连续波(CW)信号。在以下描述中，阐述了许多细节以便提供对系统的更彻底的描述。然而，对于本领域技术人员而言将显而易见的是，所公开的系统可在没有这些具体细节的情况下实践。在其它情况下，公知特征没有详细描述，以免不必要地模糊该系统。本文中可从功能和/或逻辑组件和各种处理步骤方面描述本公开的示例。应该理解，这些组件可通过被配置为执行指定功能的任何数量的硬件、软件和/或固件组件来实现。例如，本公开的示例可采用可在一个或更多个处理器、微处理器或其它控制装置的控制下执行各种功能的各种集成电路组件(例如，存储器元件、数字信号处理元件、逻辑元件、查找表等)。另外，本领域技术人员将理解，本公开的示例可结合其它组件来实践，并且本文所描述的系统仅仅是本公开的一个示例。为了简明起见，与位置确定系统有关的传统技术和组件以及系统的其它功能方面(以及系统的各个操作组件)在本文中可能没有详细描述。此外，本文所包含的各种图中所示的连线旨在表示各种元件之间的示例功能关系和/或物理联接。应该注意，在本公开的示例中可存在许多另选或附加功能关系或物理连接。I.使用CFOA的位置确定图1A是示出根据本公开的至少一个示例的所公开的使用从单个移动平台测量的到达频率(FOA)进行发射器的位置确定的系统的图100。特别是，该图示出了可用作所公开的系统的移动平台的示例性载具(即，飞行器110)。应该注意，在另选示例中，如图1A所示的飞行器110以外的载具也可用于所公开的系统的移动平台。可用于移动平台的其它类型的载具包括(但不限于)陆地载具(例如，卡车或坦克)、海上载具(本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于位置确定的方法，该方法包括以下步骤：由安装在移动平台(110)上的天线(115)接收从多个发射器(120)发送的多个信号(125)；从所述信号(125)识别感兴趣的信号(SOI)(410)；将所述SOI(410)分割成多个观察段(310)；从所述观察段确定到达频率(FOA)测量；以及使用所述FOA测量确定所述多个发射器(120)中发送所述SOI(410)的发射器(120)的位置。

【技术特征摘要】
2017.10.11 US 62/571,155;2017.12.13 US 15/840,9681.一种用于位置确定的方法，该方法包括以下步骤：由安装在移动平台(110)上的天线(115)接收从多个发射器(120)发送的多个信号(125)；从所述信号(125)识别感兴趣的信号(SOI)(410)；将所述SOI(410)分割成多个观察段(310)；从所述观察段确定到达频率(FOA)测量；以及使用所述FOA测量确定所述多个发射器(120)中发送所述SOI(410)的发射器(120)的位置。2.根据权利要求1所述的方法，其中，确定所述FOA测量的步骤包括：将各个观察段(310)下变频(620)以生成下变频的观察段；将各个下变频的观察段相干地解调(640)以生成解调的观察段；从各个解调的观察段获得(650)脉冲到相位测量；将所述脉冲到相位测量展开(660)以生成展开的脉冲序列相位超前(700)；执行线性回归和缩放(670)以确定各个展开的脉冲序列相位超前(700)的斜率；以及从各个展开的脉冲序列相位超前(700)的斜率(710)确定(220)所述FOA测量(220)。3.根据权利要求1所述的方法，其中，确定所述FOA测量的步骤包括：计算(830)各个观察段(310)的功率谱(900)；将一个观察段(310)的功率谱(900)与自身自相关(840a)，以生成自相关谱(1110)；将所述自相关谱(1110)与所述一个观察段(310)以外的其它观察段(310)的各个功率谱(900)互相关(840b,840c,840N)，以生成针对所述其它观察段(310)中的每一个的互相关谱(1120)；对各个互相关谱(1120)进行插值(850)以生成插值的信号；以及从各个插值的信号获得(860)所述FOA测量(220)。4.根据权利要求1所述的方法，其中，符合下列中的至少一个：当所述发射器(120)处于已知位置时，使用所述FOA测量(220)确定发送所述SOI(410)的发射器(120)的位置的步骤包括：利用似然统计辨别过程(1200)从所述已知位置辨别发送所述SOI(410)的发射器(120)的位置，所述似然统计辨别过程(1200)分析所述FOA测量(220)以确定哪一已知位置最有可能辐射所述SOI(410)；以及当所述发射器(120)处于未知位置时，使用所述FOA测量(220)确定发送所述SOI(410)的发射器(120)的位置的步骤包括：使用所述FOA测量(220)执行地理定位。5.根据权利要求1所述的方法，其中，发送所述SOI(410)的发射器(120)的位置是已知具有与发送所述SOI(410)的发射器(120)相同类型的发射器(120)的位置。6.根据权利要求1所述的方法，其中，符合下列中的至少一个：所述信号(125)是射频(RF)信号；以及所述信号(125)是相干脉冲序列信号(500)和连续波(CW)信号中的至少一种。7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述移动平台(110)是载具(110)。8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述载具(...

【专利技术属性】
技术研发人员：B·K·法伊弗，D·O·艾德瓦尔德，D·S·萨默斯，N·卡尔森，
申请(专利权)人：波音公司，
类型：发明
国别省市：美国,US