一种同步误差下基于分布式无人机的信号定位方法和系统技术方案

本发明专利技术提供一种同步误差下基于分布式无人机的信号定位方法和系统，其中所述方法包括将目标无人机接收的多个辐射源发射的宽带时域信号转换为宽带频域信号；对宽带频域信号的协方差矩阵进行特征分解；构建包含同步误差矩阵的第一目标函数；更换多个无人机的位置，其中更换次数至少为L

【技术实现步骤摘要】
一种同步误差下基于分布式无人机的信号定位方法和系统


[0001]本专利技术属于无人机无源信号定位
，尤其涉及一种同步误差下基于分布式无人机的信号定位方法和系统。

技术介绍

[0002]对于辐射源的定位一直是国内多个领域的关注重点，常见的辐射源定位分为有源定位和无源定位，两者的区别在于接收站点是否发出信号。在有源定位中，对目标辐射源反射的信号进行分析可以获取关于辐射源位置等相关信息；在无源定位中，通过接收站截获和处理辐射源发出的信号对其进行定位。因此，与有源定位相比，无源定位具有更好的隐蔽性。
[0003]从实现定位的步骤出发，无源定位被分为两步定位与直接定位，直接定位方法无需进行两步定位中的参数估计，而是直接对原始接收信号进行处理，构建辐射源位置的代价函数，因此具有更好的定位性能。基于分布式单天线节点的定位依赖于蕴含在接收信号中的时差信息，便于部署在无人机等移动平台。由于基于时差的方法是利用辐射源信号到达不同接收站之间的时间差信息来进行定位，要求接收站点之间的时钟同步，而严格的时钟同步在工程上很难实现，影响时差定位的定位效果。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种同步误差下基于分布式无人机的信号定位方法，其特征在于，包括：计算目标无人机接收的多个辐射源发射的宽带时域信号；将目标无人机接收的多个辐射源发射的宽带时域信号转换为宽带频域信号，得到宽带频域信号的协方差矩阵；对宽带频域信号的协方差矩阵进行特征分解，得到信号子空间和噪声子空间；根据信号子空间与噪声子空间的正交性构建包含同步误差矩阵的第一目标函数；更换多个无人机的位置，其中更换次数至少为L
‑
1次；L为无人机总数；获取多个无人机每次更换位置后的信号子空间和噪声子空间；根据多个无人机每次更换位置后的信号子空间和噪声子空间的正交性构建包含同步误差矩阵的第二目标函数，得到多个第二目标函数；根据拉格朗日乘子法以及第一目标函数与多个第二目标函数的和，构建辐射源位置的代价函数；选取目标定位区域和网格大小；在目标定位区域内按照网格大小进行辐射源位置的代价函数的谱峰搜索，并将峰值对应的坐标作为辐射源的坐标。2.根据权利要求1所述的同步误差下基于分布式无人机的信号定位方法，其特征在于，所述计算目标无人机接收的多个辐射源发射的宽带时域信号，包括：根据以下公式计算目标无人机接收的多个辐射源发射的宽带时域信号：其中，x
l
(t)为同步误差下第l个无人机在t时刻接收的多个辐射源发射的宽带时域信号；P为辐射源的总数；s
p
(t
‑
τ
l
(q
p
)
‑
η
l
)为第p个辐射源在t时刻到达第l个无人机的宽带时域信号；τ
l
(q
p
)为第p个辐射源到达第l个无人机的时延；η
l
为第l个无人机相对第一个无人机的同步误差；n
l
(t)为第l个无人机接收宽带时域信号产生的噪声。3.根据权利要求1所述的同步误差下基于分布式无人机的信号定位方法，其特征在于，所述将目标无人机接收的多个辐射源发射的宽带时域信号转换为宽带频域信号，得到宽带频域信号的协方差矩阵，包括：将每个无人机接收的宽带时域信号分成K段，其中每段宽带时域信号的长度为M；根据以下公式对每段宽带信号进行离散傅里叶变换，得到第l个无人机M
×
1维的第k段宽带频域信号：其中，为第l个无人机M
×
1维的第k段宽带频域信号；Γ
l
为第l个无人机相对于第
一个无人机的同步误差矩阵；diag(
·
)表示对角化；Q
lp
是与频率和时延有关的对角矩阵；e为自然常数；为复数集合；j为虚数单位；η
l
为第l个无人机相对第一个无人机的同步误差；A
l
表示第l个无人机的宽带频域信号流形；为对应频率f1,f2,...,f
M
的第p个辐射源发射宽带信号的离散傅里叶变换结果；为P个辐射源宽带频域信号的矢量化结果；为对应频率f1,f2,...,f
M
的第l个无人机接收宽带信号产生噪声的离散傅里叶变换结果；τ
l
(q
p
)为第p个辐射源到达第l个无人机的时延；T表示矩阵的转置；根据以下公式将目标无人机接收的多个辐射源发射的宽带时域信号转换为宽带频域信号：其中，为目标无人机接收的多个辐射源发射的宽带时域信号转换后的宽带频域信号；A为所有无人机的宽带频域信号流形；Γ为由所有无人机同步误差构成的矩阵；B
p
为矩阵A按列分成P个子矩阵中的第p个子矩阵；为所有无人机的频域噪声信号的矢量化结果；构建宽带频域信号的协方差矩阵表达式：其中，为频域数据的协方差矩阵；H表示矩阵的共轭转置。4.根据权利要求3所述的同步误差下基于分布式无人机的信号定位方法，其特征在于，所述对宽带频域信号的协方差矩阵进行特征分解，得到信号子空间和噪声子空间，包括：根据以下公式对频域数据的协方差矩阵进行特征分解：其中，将的M
×
L个特征值由大到小排列；为的前P个特征值对应的特征向量张成的信号子空间；为的后M
×
...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱珂慧，李建峰，江航，余莲杰，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：