前向散射雷达网目标三维空间位置估计方法及存储介质技术

本发明专利技术属于雷达探测技术领域，公开了一种前向散射雷达网目标三维空间位置估计方法及存储介质，包括：首先建立坐标系，确定发射站与接收站的位置，求解发射站和接收站连线构成的平面方程，确定二维平面内的x，y坐标轴，将发射机与接收机的三维坐标转换为同一平面内的二维坐标；然后基于前向散射雷达网的几何结构构建参数估计方程，对方程进行求解；最后将得到的二维平面内目标位置的估计值转换到三维空间中，得到目标位置估计结果。本发明专利技术基于前向散射雷达网的目标三维空间位置估计方法，可以应用于前向散射雷达网的目标探测中。本发明专利技术可以提高前向散射雷达目标探测中实时定位效率；降低雷达目标探测中远距离预警的能量消耗。降低雷达目标探测中远距离预警的能量消耗。降低雷达目标探测中远距离预警的能量消耗。

【技术实现步骤摘要】
前向散射雷达网目标三维空间位置估计方法及存储介质


[0001]本专利技术属于雷达探测
，尤其涉及一种前向散射雷达网目标三维空间位置估计方法及存储介质。

技术介绍

[0002]目前，前向散射雷达是一种双/多基地雷达，具有反隐身、抗干扰、生存能力强等优势。针对前向散射雷达系统的现有参数估计算法中，需要探测前向散射回波的到达方位角或仰角，也要长时间积累，实际应用费效比高。在前向散射雷达系统中，当目标靠近基线，双基地角接近180o时，目标会对直达波产生比较大的扰动，通过测量扰动的波形可以得到目标穿越基线的时间，已有相关文献证实这一点，通过连续的观测就可以建立多个观测方程，结合地球坐标模型便可获得目标三维空间坐标。
[0003]通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：现有算法费效比高、需长时间积累。
[0004]解决以上问题及缺陷的难度为：对利用导航卫星等空间资源作为外辐射源进行目标探测，现有方法直接利用目标回波进行目标探测，需要目标回波信噪比达到检测要求，因此需要采用大孔径天线和长时间积累以增加回波功率及信噪比，天线及信号处理设备成本大幅提升，而且作用距离仍然有限，难以在实际应用中发挥作用。
[0005]解决以上问题及缺陷的意义为：仅利用很小的天线就可以测量出目标对信号的扰动，而不需要长时间积累和大孔径天线测角，成本极大降低，而且仅需要地面接收阵列，非常容易部署。

技术实现思路

[0006]针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种前向散射雷达网目标三维空间位置估计方法。本专利技术基于卫星辐射源的前向散射雷达网架构，当目标进入观测空域时，通过接收机测量匀加速直线运动的目标穿越多条基线的时刻，并将发射站与接收站坐标转为二维坐标，应用参数估计算法得到二维平面内的坐标，再将结果转换到三维空间中，能够及时给出可用的三维空间目标位置估计值。
[0007]本专利技术是这样实现的，一种前向散射雷达网目标三维空间位置估计方法，所述前向散射雷达网目标三维空间位置估计方法，包括：
[0008]首先建立坐标系，确定发射站与接收站的位置，求解发射站和接收站连线构成的平面方程，确定二维平面内的x，y坐标轴，将发射机与接收机的三维坐标转换为同一平面内的二维坐标，此过程提供三维空间和二维平面的坐标转化，获得已知量；
[0009]然后基于前向散射雷达网的几何结构构建参数估计方程，对方程进行求解，得到二维平面内目标的位置估计值，求出探测对象在二维平面的坐标；
[0010]最后将得到的二维平面内目标位置的估计值转换到三维空间中，得到目标位置最终估计结果，即实现将估计位置坐标转换到实际三维空间。
[0011]进一步，所述前向散射雷达网目标三维空间位置估计方法，具体过程为：
[0012]步骤一，定义坐标系，确定雷达发射站和接收站位置；
[0013]步骤二，求解雷达发射站和接收站连线构成的平面方程，确定二维平面内的x，y坐标轴直线方程；
[0014]步骤三，将发射站与接收站的三维坐标转换为二维坐标，建立目标参数估计方程；
[0015]步骤四，求解目标参数估计方程获得目标二维初始位置坐标，将得到的二维平面内目标位置的估计值转换到三维空间。
[0016]进一步，所述步骤一中，定义坐标系具体过程为：
[0017]前向散射雷达网以卫星作为辐射源，接收站呈矩形阵列布置；当有目标飞行经过上空时，假定目标作匀加速直线运动，该目标连续穿越多条接收站与发射站形成的基线，且由于目标为直线运动，所穿越的基线处于同一平面内，按穿越顺序为相应的发射站和接收站从小到大进行编号，发射站编号为T1，T2，
…
，接收站编号为R1，R2，
…
；
[0018]将目标穿越的第一条基线对应的接收站设为R1，并作为原点O，正东方向为x轴，正北方向为y轴，x、y轴位于水平面内，z轴垂直水平面向上，建立笛卡尔坐标系。
[0019]进一步，所述步骤一中，确定雷达发射站和接收站位置具体过程为：
[0020]假设对应目标穿越基线的接收站有K个，发射站有N个，按照目标穿越的时间顺序，发射站坐标为T
n
(x
tn
,y
tn
,z
tn
)，(n＝1,2,
…
N)，接收站坐标为R
k
(x
rk
,y
rk
,z
rk
)，(k＝1,2,
…
K)。
[0021]进一步，所述步骤二中，求解雷达发射站和接收站连线构成的平面方程，具体过程为：
[0022]已知平面内三个点的坐标为R
k1
(x
rk1
,y
rk1
,z
rk1
)、R
k2
(x
rk2
,y
rk2
,z
rk2
)、T
n1
(x
tn1
,y
tn1
,z
tn1
)，k1，k2，n1为可用的发射站与接收站序号，可确定平面方程为：
[0023]ax+by+cz+d＝0
ꢀꢀꢀ
(1)
[0024]其中，a＝y
rk1
(z
rk2
‑
z
tn1
)+y
rk2
(z
tn1
‑
z
rk1
)+y
tn1
(z
rk1
‑
z
rk2
)；
[0025]b＝z
rk1
(x
rk2
‑
x
tn1
)+z
rk2
(x
tn1
‑
x
rk1
)+z
tn1
(x
rk1
‑
x
rk2
)；
[0026]c＝x
rk1
(y
rk2
‑
y
tn1
)+x
rk2
(y
tn1
‑
y
rk1
)+x
tn1
(y
rk1
‑
y
rk2
)；
[0027]d＝
‑
x
rk1
(y
rk2
z
tn1
‑
y
tn1
z
rk2
)
‑
x
rk2
(y
tn1
z
rk1
‑
y
rk1
z
tn1
)
‑
x
tn1
(y
rk1
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种前向散射雷达网目标三维空间位置估计方法，其特征在于，所述前向散射雷达网目标三维空间位置估计方法，包括：首先建立坐标系，确定发射站与接收站的位置，求解发射站和接收站连线构成的平面方程，确定二维平面内的x，y坐标轴，将发射机与接收机的三维坐标转换为同一平面内的二维坐标；然后基于前向散射雷达网的几何结构构建参数估计方程，对方程进行求解；最后将得到的二维平面内目标位置的估计值转换到三维空间中，得到目标位置估计结果。2.如权利要求1所述前向散射雷达网目标三维空间位置估计方法，其特征在于，所述前向散射雷达网目标三维空间位置估计方法，具体过程为：步骤一，定义坐标系，确定雷达发射站和接收站位置；步骤二，求解雷达发射站和接收站连线构成的平面方程，确定二维平面内的x，y坐标轴直线方程；步骤三，将发射站与接收站的三维坐标转换为二维坐标，建立目标参数估计方程；步骤四，求解目标参数估计方程获得目标二维初始位置坐标，将得到的二维平面内目标位置的估计值转换到三维空间。3.如权利要求2所述前向散射雷达网目标三维空间位置估计方法，其特征在于，所述步骤一中，定义坐标系具体过程为：前向散射雷达网以卫星作为辐射源，接收站呈矩形阵列布置；当有目标飞行经过上空时，目标作匀加速直线运动，目标连续穿越多条接收站与发射站形成的基线，且由于目标为直线运动，所穿越的基线处于同一平面内，按穿越顺序为相应的发射站和接收站从小到大进行编号，发射站编号为T1，T2，
…
，接收站编号为R1，R2，
…
；将目标穿越的第一条基线对应的接收站设为R1，并作为原点O，正东方向为x轴，正北方向为y轴，x、y轴位于水平面内，z轴垂直水平面向上，建立笛卡尔坐标系。4.如权利要求2所述前向散射雷达网目标三维空间位置估计方法，其特征在于，所述步骤一中，确定雷达发射站和接收站位置具体过程为：对应目标穿越基线的接收站有K个，发射站有N个，按照目标穿越的时间顺序，发射站坐标为T
n
(x
tn
,y
tn
,z
tn
)，(n＝1,2,
…
N)，接收站坐标为R
k
(x
rk
,y
rk
,z
rk
)，(k＝1,2,
…
K)。5.如权利要求2所述前向散射雷达网目标三维空间位置估计方法，其特征在于，所述步骤二中，求解雷达发射站和接收站连线构成的平面方程，具体过程为：已知平面内三个点的坐标为R
k1
(x
rk1
,y
rk1
,z
rk1
)、R
k2
(x
rk2
,y
rk2
,z
rk2
)、T
n1
(x
tn1
,y
tn1
,z
tn1
)，k1，k2，n1为可用的发射站与接收站序号，确定平面方程为：ax+by+cz+d＝0
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)其中，a＝y
rk1
(z
rk2
‑
z
tn1
)+y
rk2
(z
tn1
‑
z
rk1
)+y
tn1
(z
rk1
‑
z
rk2
)；b＝z
rk1
(x
rk2
‑
x
tn1
)+z
rk2
(x
tn1
‑
x
rk1
)+z
tn1
(x
rk1
‑
x
rk2
)；c＝x
rk1
(y
rk2
‑
y
tn1
)+x
rk2
(y
tn1
‑
y
rk1
)+x
tn1
(y
rk1
‑
y
rk2
)；d＝
‑
x
rk1
(y
rk2
z
tn1
‑
y
tn1
z
rk2
)
‑
x
rk2
(y
tn1
z
rk1
‑
y
rk1
z
tn1
)
‑
x
tn1
(y
rk1
z
rk2
‑
y
rk2
z
rk1
)；确定二维平面内的x，y坐标轴直线方程，具体过程为：以R1作为原点O，选取接收站R1、R2…
R
K
构成的直线作为x轴，任意选取直线上两点(x
...

【专利技术属性】
技术研发人员：艾小锋，郑雨晴，吴静，徐志明，赵锋，吴其华，刘晓斌，顾赵宇，潘小义，肖顺平，谢晓霞，张文明，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：