一种利用参考源的短波辐射源高精度定位方法技术

本发明专利技术提供一种利用参考源的短波辐射源高精度定位方法，包括：根据选定的参考辐射源信号进行同步采集，对接收信号进行模值相关操作，得到接收信号与参考信号之间的相关系数；通过搜索相关系数的峰值，计算接收信号与参考信号之间的时间差，得到距离差参数；根据距离差参数，采用非线性最小二乘法确定目标的估计；根据参考源定位结果计算定位偏差，利用插值法得出任意位置的定位偏差估计值；对未知短波发射源进行定位，由插值结果得出对应的定位偏差，并进行误差补偿，得出最终位置估计结果。本发明专利技术对多个已知位置参考源进行时差定位，得到定位偏差，利用线性插值技术优化目标发射源定位结果，降低定位误差，实现未知远区短波发射源的高精度定位。射源的高精度定位。射源的高精度定位。

【技术实现步骤摘要】
一种利用参考源的短波辐射源高精度定位方法


[0001]本专利技术涉及无线电监测定位
，具体而言，尤其涉及一种利用参考源的短波辐射源高精度定位方法。

技术介绍

[0002]短波通信是一种利用频率在3MHz
‑
30MHz，波长在10m
‑
100m的电磁波，以电离层反射作为传输媒介的无线电通信，其具有建设、运营成本低，在军事、广播、气象、商业和外交等领域都得到广泛的应用，特别是近年来，随着信息技术的不断发展，现代短波通信系统新体系也随之形成。短波通信的远距离优势使其取得了许多进步，但也存在一些挑战。短波信号利用电离层反射传播，但由于电离层受到大气、天气影响，短波通信的传输信道具有时变性和不确定性。与此同时，受到多径传输、多普勒频移、无线电干扰等因素的影响，短波信号传输的有效性和可靠性受到严重的威胁，也给短波监测定位带来了新的挑战。
[0003]传统的短波信号监测定位技术是以国家级短波监测网为基础，同时借助基于相关干涉仪或者空间谱测向得以实现。但这种测向体制需要中、大基础天线阵列，建站选址困难也成为世界性难题。因此，该体制的可持续发展受到了严重的制约。近年来，短波时差定位技术逐渐成关注的焦点。该技术利用分布式单天线配置的子系统对目标信号进行同步采集，通过测量时间差参数来实现发射源位置估计，利用短波信号的时间差，从而实现定位。该方法可以实现低成本的高精度定位，受到复杂电磁环境影响相对较低，设备机动性强，解决了站址资源匮乏这一世界性难题。但是，受到时差定位算法自身的局限，对于位于远区的短波发射源定位问题，现有方法定位能力很难达到实际应用的要求。

技术实现思路

[0004]根据上述提出现有定位中存在的定位误差较大的技术问题，本专利技术提出了一种利用参考源的短波辐射源高精度定位方法。该方法对多个已知位置的参考源进行时差定位，得到定位偏差，利用线性插值技术，对目标发射源定位结果进行优化，大幅度降低定位误差，为远区短波无线电信号监测定位能力提升带来新的解决思路。
[0005]本专利技术提供的利用参考源的短波辐射源高精度定位核心是对短波时差定位方法进行优化，通过对现有参考源对传统估计结果的经纬度进行校准，实现对未知远区短波发射源的高精度定位。要完成这一核心目标，需要解决问题如下：
[0006](1)由于接收站址布阵的地理位置限制，传统时差定位方法对远区短波发射源定位误差较大；
[0007](2)电离层虚高参数的时变性对短波辐射源高精度定位带来难以估算影响；
[0008](3)短波信号传播过程中的一些突发或随机的噪声所带来的影响。
[0009]本专利技术采用的技术手段如下：
[0010]一种利用参考源的短波辐射源高精度定位方法，包括：
[0011]根据选定的参考辐射源信号进行同步采集，并对接收信号进行模值相关操作，从
而得到接收信号与参考信号之间的相关系数；通过搜索相关系数的峰值，计算出接收信号与参考信号之间的时间差，进而得到距离差参数；
[0012]根据得到的距离差参数，采用非线性最小二乘法确定目标的估计；
[0013]根据参考源定位结果计算定位偏差，利用插值法得出任意位置的定位偏差估计值；
[0014]对未知短波发射源进行定位，由插值结果得出对应的定位偏差，并进行误差补偿，得出最终位置估计结果。
[0015]进一步地，所述根据选定的参考辐射源信号进行同步采集，并对接收信号进行模值相关操作，从而得到接收信号与参考信号之间的相关系数；通过搜索相关系数的峰值，计算出接收信号与参考信号之间的时间差，进而得到距离差参数，包括：
[0016]接收站同步采集参考源信号，其中接收站的数量记为M，参考源的数量为J，接收站的经纬度坐标表示为参考源距离接收站较远，其经纬度坐标表示为第m个接收站采集到的离散采样基带信号可以表示为r
m
(n)，其中n为采样点的索引，选定一个接收站作为基准接收站，将其接收的信号记为r1(n)，将其他接收站采集到的信号与基准接收站的信号进行对比，根据时间差计算出相应的时间延迟；
[0017]在短波信号的模值上进行相关计算，并利用信道增益函数的幅度服从瑞利分布的特性，得到短波信号间的时延信息，则有：
[0018][0019]计算模值相关的最大值所对应的位置，即计算每个接收站相对于基准接收站的时间延迟：
[0020][0021]计算得到参考源到基准接收站与其他接收站之间的距离差，计算公式为：
[0022][0023]其中，c表示光速。
[0024]进一步地，所述根据得到的距离差参数，采用非线性最小二乘法确定目标的估计，包括：
[0025]使用大地坐标系的距离差来描述参考目标源位置与第m个接收站之间的关系，即：
[0026][0027]其中，R表示地球半径；
[0028]参考目标源与基准接收站之间的大地距离表示为d1，得到参考目标源位置与接收站之间的大地距离差为d
m
‑
d1，此距离差无限的接近于真实参考源位置与接收站的距离差Δ
d
j,m
，根据最小二乘法得到：
[0029][0030]最终的估计结果通过求解最小二乘法得到，保留符合条件的N次估计结果。
[0031]进一步地，所述根据参考源定位结果计算定位偏差，利用插值法得出任意位置的定位偏差估计值，包括：
[0032]对于给定J个参考源，计算得到J个参考源在经度和纬度方向上相对于真实位置的偏差值，即：
[0033][0034]其中，e
λ
是所求目标位置经度对应的偏差值，是所求目标位置纬度对应的偏差值，λ是所求目标位置的经度，是所求目标位置的纬度，λ
i
是所求目标位置在经度方向上最近相邻的左侧经度值，是所求目标位置在纬度方向上最近相邻的左侧纬度值，是所求目标位置在经度方向上最近相邻的左侧经度对应的偏差值，是所求目标位置在纬度方向上最近相邻的左侧纬度对应的偏差值，λ
i+1
是所求目标位置在经度方向上最近相邻的右侧经度值，是所求目标位置在纬度方向上最近相邻的右侧纬度值，是所求目标位置在经度方向上最近相邻的右侧经度对应的偏差值，是所求目标位置在纬度方向上最近相邻的右侧纬度对应的偏差值；
[0035]利用插值法对得到的J个参考源在经度和纬度方向上相对于真实位置的偏差值进行处理，得到任意位置对应的偏差值，并将偏差值用于对估计位置进行补偿。
[0036]进一步地，所述对未知短波发射源进行定位，由插值结果得出对应的定位偏差，并进行误差补偿，得出最终位置估计结果，包括：
[0037]假设存在一些未知的短波发射源，其位置不同于已知的参考源，为了估计未知的短波发射源的位置，采用非线性最小二乘法进行N次定位估计，将定位估计结果记为
[0038]采用插值方法来获得每个位置发射源的对应定位偏差值，对于每个未知发射源的N次定位估计结果，计算出其对应的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用参考源的短波辐射源高精度定位方法，其特征在于，包括：根据选定的参考辐射源信号进行同步采集，并对接收信号进行模值相关操作，从而得到接收信号与参考信号之间的相关系数；通过搜索相关系数的峰值，计算出接收信号与参考信号之间的时间差，进而得到距离差参数；根据得到的距离差参数，采用非线性最小二乘法确定目标的估计；根据参考源定位结果计算定位偏差，利用插值法得出任意位置的定位偏差估计值；对未知短波发射源进行定位，由插值结果得出对应的定位偏差，并进行误差补偿，得出最终位置估计结果。2.根据权利要求1所述的利用参考源的短波辐射源高精度定位方法，其特征在于，所述根据选定的参考辐射源信号进行同步采集，并对接收信号进行模值相关操作，从而得到接收信号与参考信号之间的相关系数；通过搜索相关系数的峰值，计算出接收信号与参考信号之间的时间差，进而得到距离差参数，包括：接收站同步采集参考源信号，其中接收站的数量记为M，参考源的数量为J，接收站的经纬度坐标表示为参考源距离接收站较远，其经纬度坐标表示为第m个接收站采集到的离散采样基带信号可以表示为r
m
(n)，其中n为采样点的索引，选定一个接收站作为基准接收站，将其接收的信号记为r1(n)，将其他接收站采集到的信号与基准接收站的信号进行对比，根据时间差计算出相应的时间延迟；在短波信号的模值上进行相关计算，并利用信道增益函数的幅度服从瑞利分布的特性，得到短波信号间的时延信息，则有：计算模值相关的最大值所对应的位置，即计算每个接收站相对于基准接收站的时间延迟：计算得到参考源到基准接收站与其他接收站之间的距离差，计算公式为：其中，c表示光速。3.根据权利要求1所述的利用参考源的短波辐射源高精度定位方法，其特征在于，所述根据得到的距离差参数，采用非线性最小二乘法确定目标的估计，包括：使用大地坐标系的距离差来描述参考目标源位置与第m个接收站之间的关系，即：
其中，R表示地球半径；参考目标源与基准接收站之间的大地距离表示为d1，得到参考目标源位置与接收站之间的大地距离差为d
m
‑
d1，此距离差无限的接近于真实参考源位置与接收站的距离差Δd
j,m
，...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏楠，邢宝辉，李东，李长吾，高丹阳，崔桐，马昕昕，向润林，王亚宁，
申请(专利权)人：大连工业大学，
类型：发明
国别省市：