一种基于多角度的频偏估计及干扰源定位方法技术

本发明专利技术公开了一种基于多角度的频偏估计及干扰源定位方法，包括仪器获取/仿真生成接收机接收的干扰源目标信号，对所述干扰源目标信号下变频、去调制得到干扰源目标的多普勒信号；利用所述干扰源目标的多普勒信号通过后向投影定位技术搜索得到不同子孔径下目标的斜视角信息；基于频偏与斜视角之间的几何关系构造非线性方程组，利用牛顿法求解所述非线性方程组得到频偏的估值以及干扰源目标的经度估值以及纬度估值。本发明专利技术基于频偏对后向投影定位的影响机理，通过解非线性方程组得到频偏的估值以及目标的经纬度估值，能够有效解决频偏对合成孔径定位的影响。对合成孔径定位的影响。对合成孔径定位的影响。

【技术实现步骤摘要】
一种基于多角度的频偏估计及干扰源定位方法


[0001]本专利技术属于辐射源定位领域，具体涉及一种基于多角度的频偏估计及干扰源定位方法。

技术介绍

[0002]近年来，随着卫星通信业务的飞速发展，有害干扰对卫星通信安全的威胁日益增加，准确定位处置干扰源的紧迫性和重要性也日益凸显。
[0003]基于合成孔径技术的定位方法通过方位向的匹配滤波能够实现干扰源目标高精度、高灵敏度定位。但存在定位误差受频偏影响的问题，使得合成孔径定位方法定位性能大大降低。

技术实现思路

[0004]本专利技术所为了解决
技术介绍
中存在的技术问题，目的在于提供了一种基于多角度的频偏估计及干扰源定位方法，解决频偏对合成孔径定位误差的影响。
[0005]为了解决技术问题，本专利技术的技术方案是：一种基于多角度的频偏估计及干扰源定位方法，所述方法包括：S101：仪器读取或仿真生成接收机接收的干扰源目标信号，对干扰源目标信号下变频、去调制得到干扰源目标的多普勒信号，所述多普勒信号考虑频偏以及去调制的影响；S102：利用所述干扰源目标的多普勒信号，通过后向投影定位技术，搜索得到中心孔径位置不同的多个子孔径下干扰源目标斜视角信息；S103：利用搜索得到的多个子孔径下干扰源目标斜视角信息，通过牛顿法解非线性方程组得到干扰源目标的经度、纬度以及频偏的估值。
[0006]进一步，所述步骤S101的具体过程为：设置干扰源相关参数，具体包括：干扰源信号调制方式为二进制相移键控BPSK，载波频率都为；辐射源信号为，表示时间，为干扰源信号的基带码元信号；设置场景及平台接收机参数，具体包括：在直角坐标系下，平台运动轨迹为，速度矢量为；干扰源目标在地表向四周辐射电磁信号，地球半径为，目标经度，目标纬度，对应坐标为；由此获得平台接收机接收的干扰源目标信号：；其中表示接收的干扰源目标信号强度，为零均值、方差为高斯白噪声，表示光速，表示干扰源目标到接收机的瞬时距离，根
据信号载波频率对接收的干扰源目标信号下变频得信号，且下变频过程存在的频率偏差：；其中，波长，为光速；对下变频后的信号平方去调制得到干扰源目标的多普勒信号：；其中为常复数，；对多普勒信号进行采样得到离散信号：；其中，表示采样频率，，表示采样信号时长，表示向下取整，，表示维复数矩阵；对采样得到的离散信号进行分段截取，保存为快时间维
‑
慢时间维格式，设置PRT为快时间时长，同时也为慢时间的采样间隔，此时对应的快时间点数为，慢时间点数，表示就近取整，由此得到分段截取的信号为：
[0007]其中，，，，；对分段截取保存的快时间慢时间信号沿着快时间维做快速傅里叶变换（FFT），得到信号：
[0008]其中，，，，表示对数据矩阵沿着距离维做快速傅里叶变换；求解信号的模值最大值所对应的快时间位置：
[0009]其中，表示模值，，，表示对数据矩阵沿着距离维寻
找每个慢时间信号段的最大值以及对应的索引位置；通过最大值索引位置得到干扰源目标的多普勒下采样信号：
[0010]此时对应的时间采样点为。
[0011]进一步，所述步骤S102的具体过程为：设置孔径参数：子孔径数目为，对应子孔径中心时刻位置为，位置矢量，速度矢量，粗搜索的孔径长度为，精搜索的孔径长度为；通过后向投影搜索得到对应孔径下干扰源目标的斜视角，具体过程为：首先以为中心，为截取长度，截取短合成孔径的信号段，获得短合成孔径下干扰源目标的多普勒信号：
[0012]其中，，，，，时间范围，；搜索区域中心经度，纬度，对应坐标为，结合合成孔径中心位置以及速度矢量可以得到搜索区域中心位置对应的斜视角以及斜距：其中：
[0013][0014]以斜视角以及斜距为中心，对探测区域进行网格剖分：斜视角剖分为：；其中为斜视角剖分范围，为斜视角剖分间隔，，表示维实数矩阵, ，为总的斜视角单元数；距离剖分为：；其中为距离剖分范围，为距离剖分间隔，，表示维实数矩阵, ，为总的距离单元数；针对斜视角为距离为的目标，对应坐标 ，结合平台轨迹，可以得到短合成时长内该点的多普勒信号并且考虑去调制的效果，得：
[0015]其中瞬时距离：
[0016]将计算得到多普勒信号与干扰源目标的多普勒信号在短合成孔径范围内进行相关处理,得到该网格点的定位结果：
[0017]搜索峰值位置得到干扰源目标位置的斜视角索引，距离索引；然后以为中心，为截取长度，为下采样倍数，为正整数，截取长合成孔径的信号段，获得长合成孔径下干扰源目标的多普勒信号：
[0018]其中，，时间范围；基于粗搜索结果得到目标初步位置：斜视角，距离；基于此对场景进行小范围精细化划分；斜视角剖分为：；其中为斜视角剖分范围，为斜视角剖分间隔，，表示维实数矩阵, ，为总的斜视角单元数；距离剖分为：；其中为距离剖分范围，为距离剖分间隔，，表示维实数矩阵, ，为总的距离单元数；针对斜视角为距离为的目标，对应坐标，结合平台轨迹，可以得到长合成时长内该点的多普勒信号并且考虑去调制的效果，得：；其中：
[0019]将计算得到多普勒信号与干扰源目标的多普勒信号在短合成孔径范围内进行相关处理,得到该网格点的定位结果：；
搜索峰值位置得到干扰源目标位置的斜视角索引，距离索引；由此得到第个子孔径下干扰源目标斜视角的估计值：；即得到多个子孔径下干扰源目标斜视角信息。
[0020]进一步，所述步骤S103的具体过程为：针对的干扰源目标，根据搜索斜视角与频偏的关系，可得非线性方程组：
[0021]其中，，；利用牛顿法求解上述非线性方程组，得到干扰源目标经度、干扰源目标纬度以及频偏。
[0022]与现有技术相比，本专利技术的优点在于：通过后向投影算法得到不同孔径中心下的搜索斜视角，根据频偏、目标斜视角与搜索斜视角的关系构造多个非线性方程，利用牛顿法求解非线性方程组，得到目标经纬度估值以及频偏估值，消除了频偏对合成孔径定位的影响。
附图说明
[0023]图1为本专利技术实施例中干扰源定位流程示意图；图2为本专利技术实施例中斜视角搜索示意图；图3为本专利技术实施例的仿真定位场景示意图；图4为本专利技术实施例中子孔径1粗搜定位图像；图5为本专利技术实施例中子孔径1精搜定位图像。
具体实施方式
[0024]下面结合实施例描述本专利技术具体实施方式：需要说明的是，本说明书所示意的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本专利技术可实施的限定条件，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本专利技术所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本专利技术所揭示的
技术实现思路
能涵盖的范围内。
[0025]同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本专利技术可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更
技术实现思路
下，当亦视为本专利技术可实施的范畴。
实施例：
[0026]图1为本专利技术实施例中辐射源定位流程示意图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于多角度的频偏估计及干扰源定位方法，其特征在于，所述方法包括：S101：仪器读取或仿真生成接收机接收的干扰源目标信号，对干扰源目标信号下变频、去调制得到干扰源目标的多普勒信号，所述多普勒信号考虑频偏以及去调制的影响；S102：利用所述干扰源目标的多普勒信号，通过后向投影定位技术，搜索得到中心孔径位置不同的多个子孔径下干扰源目标斜视角信息；S103：利用搜索得到的多个子孔径下干扰源目标斜视角信息，通过牛顿法解非线性方程组得到干扰源目标的经度、纬度以及频偏的估值。2.根据权利要求1所述的一种基于多角度的频偏估计及干扰源定位方法，其特征在于，所述步骤S101的具体过程为：设置干扰源相关参数，具体包括：干扰源信号调制方式为二进制相移键控BPSK，载波频率都为；辐射源信号为，表示时间，为干扰源信号的基带码元信号；设置场景及平台接收机参数，具体包括：在直角坐标系下，平台运动轨迹为，速度矢量为；干扰源目标在地表向四周辐射电磁信号，地球半径为，目标经度，目标纬度，对应坐标为；由此获得平台接收机接收的干扰源目标信号：；其中表示接收的干扰源目标信号强度，为零均值、方差为高斯白噪声，表示光速，表示干扰源目标到接收机的瞬时距离，根据信号载波频率对接收的干扰源目标信号下变频得信号，且下变频过程存在的频率偏差：；其中，波长，为光速；对下变频后的信号平方去调制得到干扰源目标的多普勒信号：；其中为常复数，；对多普勒信号进行采样得到离散信号：；其中，表示采样频率，，表示采样信号时长，表示向下取整，，表示维复数矩阵；
对采样得到的离散信号进行分段截取，保存为快时间维
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慢时间维格式，设置PRT为快时间时长，同时也为慢时间的采样间隔，此时对应的快时间点数为，慢时间点数，表示就近取整，由此得到分段截取的信号为：其中，，，，；对分段截取保存的快时间慢时间信号沿着快时间维做快速傅里叶变换（FFT），得到信号：其中，，，，表示对数据矩阵沿着距离维做快速傅里叶变换；求解信号的模值最大值所对应的快时间位置：；其中，表示模值，，，表示对数据矩阵沿着距离维寻找每个慢时间信号段的最大值以及对应的索引位置；通过最大值索引位置得到干扰源目标的多普勒下采样信号：此时对应的时间采样点为。3.根据权利要求1所述的一种基于多角度的频偏估计及干扰源定位方法，其特征在于，所述步骤S102的具...

【专利技术属性】
技术研发人员：陶然，杨俊华，郇浩，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：