一种多雷达目标单机无源定位方法技术

本发明专利技术涉及一种多雷达目标单机无源定位方法。该方法以机载阵列天线为接收平台，通过无源侦收的方式对地面雷达信号进行处理，将多次观测地面雷达目标数据的进行关联，同时采用基于基于接收回波特征空间投影算法实现对地面雷达目标无源定位。该方法可以在不需要获取目标测向参数的前提下直接实现目标无源定位，仿真结果验证了该方法的有效性。

A single passive location method for multiple radar targets

【技术实现步骤摘要】
一种多雷达目标单机无源定位方法
本专利技术属于电子信号侦察
，特别是涉及一种多雷达目标单机无源定位方法。
技术介绍
在现代战争的信息战、电子战环境中，电磁环境日益复杂，采用快速、稳定、高精度、高检测识别率的无源定位技术作为目标探测、定位跟踪已成为机载电子侦察系统一个重要的发展方向。单站无源定位技术只依赖于单个观测平台，独立性和灵活性都比较强，并且隐蔽性能高，结构相对简单易于实现，在机载电子侦察监视、告警、搜救等领域具有广阔的应用前景，战术应用需求范围非常广泛。由于单站被动侦收时无法直接获得目标的相对距离，因此目前的单站无源定位实现过程通常用单个运动的观测站对辐射源参数进行连续的测量，在获得一定量的定位参数信息积累的基础上，进行适当的数据处理以获取辐射源目标的位置信息，从几何意义上来说就是用多个定位曲线(面)的交汇来实现定位。目前，机载单站无源定位技术的主要具体实现体制主要有：测向定位法、方位/多普勒频率定位法、测相位差变化率定位法和测多普勒频率变化率定位法。近几年来，以色列特拉维夫大学的A.J.Weiss教授提出一种全新的无源侦察定位方法，即直接位置确定法(DPD)。该方法直接利用多个平台阵列侦收的信号在空间上进行积累变换后，直接得到目标位置估计。该方法可实现低信噪比、复杂多信号等条件下对目标的高精度定位，无需进行定位参数提取，可实现对未经分选的时频混叠多信号直接定位，并且定位精度可以达到定位误差的理论CRLB下限。当前机载多功能雷达基本上均采用相控阵体制，特别是在空时自适应处理(STAP)技术获得广泛应用之后。但由于作战过程中雷达一般开机时间较短，据报道F22装备的APG-77雷达使用的相控阵天线绝大多数时间是在进行无源电子侦察任务。
技术实现思路
针对机载相控阵特点进行无源侦察数据建模，本专利技术提出了一种基于相控阵的运动单站直接定位方法，该方法通过对多次观测地面雷达目标数据进行关联，同时采用空域自适应处理算法实现对地面雷达目标的直接定位，该方法可以在不需要获取目标参数的前提下直接实现目标定位，仿真结果验证了改方法的有效性。一种多雷达目标单机无源定位方法，其包括下列步骤：1)对于机载阵列天线在m时刻接收的信号，接收到的数据Cm,nk为一N×K维的数据矩阵，其元素xn,k表示第n个阵元在目标的第k个脉冲下的接收数据，则数据矩阵Cm,nk可以表示为2)根据机载阵列接收信号模型，对m时刻接收的信号数据协方差矩Rm可以通过下式求出3)对m时刻接收的信号数据协方差矩Rm进行特征分解，大特征值对应的特征向量即为目标信号导向矢量，上式中λi为大特征特征值，νi为大特征值对应的特征向量，为噪声方差，I为单位矩阵。4)假定多辐射源目标的位置坐标为：Pi＝[xi,yi,zi](4)每次观测的慢时间间隔为T，则在(m-1)T+t时刻的载机平台坐标Pm,t为：Pm,t＝[xa+vx((m-1)T+t),ya+vy((m-1)T+t),za+vz((m-1)T+t)](5)[xa,ya,za]为载机的初始位置坐标。从而可以获得由位置决定的阵列接收方位角θm，俯仰角分别为从而可以获得由位置决定的接收阵列空域导向矢量为SS(ωS(m,t))＝[1,exp(jωS(m,t)),…,exp(j(N-1)ωS(m,t))]T(8)5)若在飞机飞行过程中总计有M次观测到目标，则对于多次接收的数据，地面目标辐射源的位置可以通过在接收的目标信号特征空间投影算法进行求解，具体由下面约束方程求出其中νi为对m时刻接收的信号数据协方差矩Rm进行特征分解所得第i个大特征值对应的特征矢量，SS(ωS(m,t))为同一地面目标对应第m次接收t时刻的目标接收空域导向矢量，由于实际中目标导向适量未知，故采用搜索的方式来对进行求解，由于只有目标所在的位置坐标能够使得在多次观测后式(10)中的约束最小，从而实现对辐射源目标的无源定位，根据计算结果实现对多目标的无源定位。本方法以机载阵列天线为接收平台，通过无源侦收的方式对地面雷达信号进行处理，将多次观测地面雷达目标数据进行关联，同时采用基于基于接收回波特征空间投影算法实现对地面雷达目标无源定位。该方法可以在不需要获取目标测向参数的前提下直接实现目标无源定位，仿真结果验证了该方法的有效性。附图说明图1为天线阵面与目标关系图，图2机载单站定位过程图，图3为信号频域波形图，图4为接收单单次的目标协方差矩阵特征值，图5为单次观测目标位置亮度图，图6为多次观测后的目标定位结果。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术提供的一种多雷达目标单机无源定位方法进行详细说明。机载阵列无源侦收信号模型将阵列天线搬到高空运动平台上后，地面辐射源目标相对于接收天线也是运动的，一般情况下的机载阵列天线与地面辐射源目标的位置关系参见图1在图1中，载机的速度V平行于地平面，地面辐射源目标信号波长为λ，天线阵面与载机速度向量方向通常取为90度(侧面安装)，某一观测时刻m目标相对于阵列天线阵面的俯仰角与方位角分别为和θm。若机载接收阵列为均匀线阵，在m次观测，则第n个阵元在目标雷达辐射源的第k个脉冲下接收的回波数据Cm,nk可以表示为为m次接收时刻，第n个天线的增益，Am为信号的幅度。与分别为在m时刻接收的目标阵列数据对应的空间角频率与时间频率。S(t)为目标雷达信号载波，wnk为噪声，为由载机运动而在目标雷达信号上叠加的多普勒频率。S(t)为目标雷达信号，d为天线间距，λ为目标雷达信号波长，V为载机速度，假定辐射源目标的位置坐标为：Pi＝[xi,yi,zi](13)在第若每次观测的慢时间间隔为T，则在(m-1)T+t时刻的载机平台坐标Pm,t为：Pm,t＝[xa+vx((m-1)T+t),ya+vy((m-1)T+t),za+vz((m-1)T+t)](14)[xa,ya,za]为载机的初始位置坐标。从而可以获得由位置决定的阵列接收方位角θm，俯仰角分别为从而获得由位置决定的接收阵列空域导向矢量为SS(ωS(m,t))＝[1,exp(jωS(m,t)),…,exp(j(N-1)ωS(m,t))]T(17)上述数据模型为单次接收，假设单个运动侦察接收站共计经过了M次观测，如图2所示。则整个M次观测内接收的信号可以写成矩阵的形式为C＝[C1,nkC2,nk…CM,nk]T(19)上式即为运动单站直接定位对应的相控阵数据模。多目标单机无源定位算法：对于机载阵列天线在m时刻接收的信号，接收到的数据Cm,nk为一N×K维的数据矩阵，其元素xn,k表示第n个阵元在目标的第k个脉冲下的接收数据，则数据本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多雷达目标单机无源定位方法，通过对多次观测地面雷达目标数据进行关联，同时采用空域自适应处理算法实现对地面雷达目标的直接定位，其特征在于：包括下列步骤：/n1)对于机载阵列天线在m时刻接收的信号，接收到的数据C

【技术特征摘要】
1.一种多雷达目标单机无源定位方法，通过对多次观测地面雷达目标数据进行关联，同时采用空域自适应处理算法实现对地面雷达目标的直接定位，其特征在于：包括下列步骤：
1)对于机载阵列天线在m时刻接收的信号，接收到的数据Cm,nk为一N×K维的数据矩阵，其元素xn,k表示第n个阵元在目标的第k个脉冲下的接收数据，则数据矩阵Cm,nk表示为



2)根据机载阵列接收信号模型，对m时刻接收的信号数据协方差矩Rm通过下式求出



3)对m时刻接收的信号数据协方差矩Rm进行特征分解，大特征值对应的特征向量即为目标信号导向矢量，



上式中λi为大特征特征值，νi为大特征值对应的特征向量，为噪声方差，I为单位矩阵；
4)假定多辐射源目标的位置坐标为：
Pi＝[xi,yi,zi](4)
每次观测的慢时间间隔为T，则在(m-1)T+t时刻的载机平台坐标Pm,t为：
Pm,t＝[xa+vx((m-1)T+t),ya+vy((...

【专利技术属性】
技术研发人员：来飞，
申请(专利权)人：湖南红船科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43