一种基于移动接收机数据压缩的非重构直接定位方法技术

本发明专利技术属于信号处理技术领域，涉及一种基于移动接收机数据压缩的非重构直接定位方法

【技术实现步骤摘要】
一种基于移动接收机数据压缩的非重构直接定位方法


[0001]本专利技术属于信号处理
，涉及一种基于移动接收机数据压缩的非重构直接定位方法
。

技术介绍

[0002]无源定位指的是无需发射探测信号，仅接收并分析处理来自非合作辐射源的信号，并从接收信号中提取出辐射源的位置参数
。
相比于雷达
、
声纳等有源平台搭载的主动定位系统，无源定位系统具有更好的系统隐蔽性，更强的抗反辐射生存能力以及更远的探测距离
。
众所周知，电子战系统在现代化战争中发挥着巨大的作用，是作战力量的倍增器
。
无源定位技术作为电子支援的重要组成部分，其重要性不言而喻
。
因此，当今时代各个国家都重视并大力发展该技术
。
[0003]一直以来，无源定位技术都有着广泛的应用前景和重要的利用价值
。
具体来说，对敌方存在潜在威胁的个体目标和具有重要价值的平台设备执行跟踪监视以及侦察预警，有助于持续感知并快速构建战场态势
、
执行个体识别以及威胁评估操作，并为后续的对抗措施提供支援和引导
。
从这个角度来说，无源定位是现代信息化作战中信息获取的重要手段之一
。
因此，在过去
、
现在乃至未来，无源定位一直都受到且将继续受到广泛的关注并被不断地研究探索，相关的技术也在不断地发展
。
特别地，基于时差
(Time Difference of Arrival
，
TDOA)
和频差
(Frequency Difference of Arrival
，
FDOA)
信息的多传感器无源定位体制具有广泛的应用领域且对设备复杂度要求不高
。
[0004]作为两步定位法的改进，直接定位方法在近年来受到广泛的关注
。
与两步定位法不同，直接定位方法虽然同样也是利用信号中蕴含的时差频差信息，但并不估计中间参数，而是直接建立从信号到辐射源位置的映射关系，即从信号观测数据中直接估计辐射源的位置
。
具体来说，直接定位法首先建立观测信号关于位置的代价函数，而后将能够使代价函数达到最优的位置候选点作为辐射源的位置估计结果
。
相比于两步法，直接定位方法对于任意的位置候选值都满足量测相关约束条件
。
正因如此，直接定位方法通常可以获得比两步法更好的定位结果，对弱可观测条件的适应能力更强
。
但是，由于直接定位方法是从信号中直接估计辐射源位置，处理思路是网格搜索直接定位，即在所感兴趣的定位区域内划分网格，对所有网格点逐一遍历，搜索得到最优估计结果，因此计算量随着信号长度的变长导致指数级的增长
。
并且中心化直接定位需要将所有传感器原始数据传输到某一个中心接收站，在数据包传播跳数较多的情况下，会造成较大的通信负担
。

技术实现思路

[0005]针对上述现有的问题，本专利技术的目的在于提供一种基于移动接收机数据压缩的非重构直接定位方法，该方法利用
Hadamard
矩阵特性，直接在压缩测量域中估计源位置，而不需要进行信号重构和
TDOA
，
FDOA
参数提取
。
本专利技术证明信号经过
Hadamard
测量矩阵压缩后仍然能够保留
TDOA
，
FDOA
信息，从而在保留定位精度的同时降低传输量
。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下所述：
[0007]一种基于移动接收机数据压缩的非重构直接定位方法，该方法利用
Hadamard
矩阵特性，直接在压缩测量域中估计源位置，包括以下步骤：
[0008]S1、
观测信号模型及数据压缩
[0009]考虑一个直接定位系统模型，该系统包括
L
个移动的观测站和1个目标发射源，在
K
个观测间隙内对发射源的数据进行截获，则第
l
个观测站在第
k
个观测间隙内接收到的信号
r
l,k
(t)
为：
[0010][0011]其中
t
为时间参数，
s
k
(t)
为第
k
个观测间隙内的信号波形，
τ
l,k
为信号到达第
l
个观测站第
k
个观测间隙时的时延，
f
l,k
为观测站与目标相对位移引起的多普勒频移，
n
l,k
(t)
为观测站接收的噪声
。
[0012]N
＝2n
(n
＝
1,2,3...)
阶的
Hadamard
矩阵
(H
N
)
，是一个元素仅为
+1
或
‑1，且行相互正交的
N
×
N
矩阵，即满足
I
N
是
N
阶单位矩阵
。
如果一个
N
阶矩阵任意一行的内积
(
自己的平方和
)
为
N
，任意两行的内积为0，则这个矩阵就是
Hadamard
矩阵
。
[0013]例如一个4阶
Hadamard
矩阵为：
[0014][0015]选取
H
N
矩阵的前
M
行，可以得到一个
M
×
N
的部分
Hadamard
矩阵，表示为
H
M
×
N
。
[0016]为了减轻通信负担，可以利用
H
M
×
N
对原始采样信号进行压缩，
N
为原始信号长度，
M
为压缩后的信号长度，压缩比为
α
＝
M/N
，
M
＜＜
N。
中心接收站接收到的压缩信号：
[0017]y
l,k
＝
H
M
×
N
r
l,k
+
ε
l,k
[0018]r
l,k
＝
[r
l,k
(t1),...,r
l,k
(t
N
)]T
为采集到的信号矢量，
ε
l,k
为移动观测站
l
与中心接收站之间第...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于移动接收机数据压缩的非重构直接定位方法，该方法利用
Hadamard
矩阵特性，直接在压缩测量域中估计源位置，其特征在于，包括以下步骤：
S1、
定义在直接定位系统模型中，包括
L
个移动的观测站和1个目标发射源，在
K
个观测间隙内对发射源的数据进行截获，则第
l
个观测站在第
k
个观测间隙内接收到的信号
r
l,k
(t)
为：其中
t
为时间参数，
s
k
(t)
为第
k
个观测间隙内的信号波形，
t
l,k
为信号到达第
l
个观测站第
k
个观测间隙时的时延，
f
l,k
为观测站与目标相对位移引起的多普勒频移，
n
l,k
(t)
为观测站接收的噪声；选取
N
＝2n
阶的
Hadamard
矩阵
H
N
矩阵的前
M
行，得到一个
M
×
N
的部分
Hadamard
矩阵，表示为
H
M
×
N
，
n
＝
1,2,3...
；利用
H
M
×
N
对原始采样信号进行压缩，
N
为原始信号长度，
M
为压缩后的信号长度，压缩比为
α
＝
M/N
，
M
＜＜
N
，中心接收站接收到的压缩信号为：
y
l,k
＝
H
M
×
N
r
l,k
+
ε
l,k
r
l,k
＝
[r
l,k
(t1),...,r
l,k
...

【专利技术属性】
技术研发人员：周音利，黎洲臣，甘露，廖红舒，徐政五，刘亮，
申请(专利权)人：宜宾电子科技大学研究院，
类型：发明
国别省市：