地面运动辐射源的无源定位方法技术

本发明专利技术提出了一种对地面运动辐射源的无源定位方法，实现步骤为：构建基于时频差测量的定位场景，并通过测量信息计算中间变量矢量的估计值，然后用该结果计算运动辐射源位置和速度矢量的两组粗略估计值，并筛选出一组对运动辐射源位置和速度误差矢量的估计值进行重估计，最后以重估计的结果修正运动辐射源位置和速度的初始估计值，得到运动辐射源的无源定位结果。本发明专利技术选择粗略估计中的高度最小的运动辐射源参数作为初始值，提高了定位结果的可靠性，并且通过考虑计算中的参数的符号信息，直接得到两组中间变量估计矢量，并通过筛选出的一组运动辐射源位置和速度的初始估计矢量计算加权矩阵并进行重估计，有效提升了定位效率。率。率。

【技术实现步骤摘要】
地面运动辐射源的无源定位方法


[0001]本专利技术属于无源定位
，涉及一种多站无源传感器目标定位方法，具体涉及一种地面运动辐射源的无源定位方法，可应用于抢险救灾或指挥无人机喷洒农药的任务中。

技术介绍

[0002]地面运动辐射源是会主动辐射电磁波信号的运动目标，其高度会根据运动过程中地面高度的变化而变化，运动辐射源定位就是利用传感器对于运动辐射源的测量实现对运动辐射源位置和速度的估计，其是信号处理领域中的一项非常重要的研究内容。根据传感器类型，运动辐射源定位方法可以分为有源定位技术和无源定位技术，无源定位技术不主动向辐射源辐射电磁波，而是从辐射源辐射的信号中提取多种测量信息，从而估计辐射源位置的一种技术。相对于基于到达角、接收信号强度、到达信号增益比等无源定位体制，基于到达时间差和到达时间差变化率的定位体制中，每个飞行平台无需复杂的姿态测量设备，只需单个接收通道，在目前的到达时间差测量精度下，能够获得较高的定位精度。例如申请公布号为CN 113759313 A，名称为“一种基于混沌麻雀算法的时差/频差定位方法”的专利申请，公开了一种基于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种地面运动辐射源的无源定位方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)构建运动辐射源的定位场景：构建分布在三维空间中且均搭载有无源传感器和信息采集模块的N个飞行平台M＝{m1,m2,...,m
n
,...,m
N
}和分布在地面上的运动辐射源的定位场景，并将其中一个飞行平台m
a
作为参考平台，a∈{1,2,...,N}，m
a
上搭载有信息处理模块和时频差信息提取模块，其中N≥4，m
n
表示第n个飞行平台；(2)构造伪线性矩阵方程：初始化运动辐射源的位置和速度矢量为θ，θ的中间变量矢量为P，运动辐射源辐射的电磁波信号到达第n个飞行平台m
n
和参考平台m
a
的时间差为τ
na
、τ
na
的变化率为并基于τ
na
和的无源定位模型构造关于θ和P的伪线性矩阵方程：G1θ＝h1+2KP(3)采集每个飞行平台的观测值信息：每个飞行平台m
n
上的信息采集模块采集m
n
的位置观测值s
n
＝[x
n
,y
n
,z
n
]
T
和速度观测值得到位置观测值集合S＝{s1,s2,...,s
n
,...,s
N
}和速度观测值集合并通过飞行平台之间的通信链路将S和发送至信息处理模块；其中，[
·
]
T
表示转置操作，x
n
、y
n
、z
n
分别表示s
n
在空间直角坐标系X轴、Y轴、Z轴上的分量，分别表示在空间直角坐标系X轴、Y轴、Z轴上的分量；(4)提取辐射源信号到参考平台与每个飞行平台的时频差测量值：(4a)每个飞行平台m
n
上的无源传感器对运动辐射源的电磁波信号进行L次采样，并将采样值I
n
通过飞行平台之间的通信链路传输至参考平台m
a
的时频差信息提取模块：I
n
＝{ξ
n1
,ξ
n2
,...,ξ
nl
,...,ξ
nL
}其中，ξ
nl
表示第n个飞行平台上的无源传感器对运动辐射源的电磁波信号进行第l次采样的幅度值；(4b)时频差信息提取模块提取采样值I
n
中运动辐射源的电磁波信号到每个飞行平台m
n
和参考平台m
a
的时间差测量值τ
na
、τ
na
的变化率测量值τ
na
的误差Δτ
na
、的误差得到时间差测量值集合F＝[τ
1a
,τ
2a
,...,τ
na
,...,τ
Na
]、时间差变化率测量值集合时间差测量误差集合ΔF＝[Δτ
1a
,Δτ
2a
,...,Δτ
na
,...,Δτ
Na
]、时间差变化率测量误差集合并将F、传输至信息处理模块；(5)对伪线性矩阵方程中的中间变量矢量进行估计：信息处理模块根据时间差测量误差集合ΔF计算距离差协方差矩阵Q
t
，根据时间差变化率测量误差集合计算相对径向速度协方差矩阵Q
f
，并根据F、Q
t
、Q
f
计算中间变量矢量P中的中间距离变量r1的估计值再通过分别计算P中的中间速度变量的估计值得到中间变量矢量P的估计矢量(6)基于加权最小二乘算法计算运动辐射源位置和速度的初始估计矢量：
信息处理模块基于加权最小二乘算法，并通过中间变量矢量P的估计矢量对伪线性矩阵方程进行求解，得到对应的运动辐射源位置和速度矢量的估计矢量然后将从中选择中值最小的作为运动辐射源位置和速度的初始估计矢量中值最小的作为运动辐射源位置和速度的初始估计矢量中值最小的作为运动辐射源位置和速度的初始估计矢量中值最小的作为运动辐射源位置和速度的初始估计矢量其中，|
·
|表示取绝对值运算，分别表示中的运动辐射源位置矢量、运动辐射源速度矢量、分别表示中的运动辐射源位置矢量、运动辐射源速度矢量，分别表示中的运动辐射源位置矢量、运动辐射源速度矢量，分别表示在空间直角坐标系X轴、Y轴、Z轴上的分量，分别表示在空间直角坐标系X轴、Y轴、Z轴上的分量，分别表示在空间直角坐标系X轴、Y轴、Z轴上的分量，分别表示在空间直角坐标系X轴、Y轴、Z轴上的分量，分别表示在空间直角坐标系X轴、Y轴、Z轴上的分量，分别表示在空间直角坐标系X轴、Y轴、Z轴上的...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋宇飞，罗明，王荣鑫，杨芷薇，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：