[发明专利]基于反射信号相位差的被动式定位方法

权利要求书

1.一种基于反射信号相位差的被动式定位方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：在监测区域内安装USRP，以USRP上的发射端为中心对称布置两个接收端，每个接收端上安装一组阵列天线；

步骤2：在监测区域内无目标时采集信号；在设定目标进入监测区域后，采集目标与发射端不同距离下的信号；

步骤3：在监测区域内无目标情况下以及有目标时目标距离发射端的每种距离下，分别建立每组阵列天线接收信号的向量模型；如果是在高信噪比环境下，执行步骤4对目标定位，如果是在低信噪比环境下，执行步骤5对目标定位；

步骤4：根据步骤3得到的向量模型得到高信噪比环境下目标反射信号的入射方向角，根据目标反射信号的入射方向角实现目标定位；

步骤5：根据步骤3得到的向量模型得到低信噪比环境下目标反射信号的入射方向角，根据目标反射信号的入射方向角实现目标定位。

2.如权利要求1所述的基于反射信号相位差的被动式定位方法，其特征在于，所述步骤3中，在监测区域内无目标情况下以及有目标时目标距离发射端的每种距离下，分别建立每组阵列天线接收信号的向量模型包括：

假设一组阵列天线包含m根天线，监测区域中有p个信号源，相邻两根天线间隔为d，d小于天线工作波长λ的一半；第i个信号源发出的信号为s_i(n)，i＝1,2，…，p；n＝1,2，…，N，N表示在监测区域内无目标时，阵列天线采集信号的组数，N不小于200；用θ_i表示s_i(n)信号到达天线的入射方向角；将1号天线作为参考天线，信号到达不同天线的时间与参考天线存在延迟，信号到达延迟产生的距离差为dsinθ_i，信号传播引起的相位差为τ_i，信号入射方向角θ_i与相位差τ_i之间的关系如公式2：

信号s_i(n)到达第k根天线的信号与信号s_i(n)到达参考天线的信号之间的相位差τ_i见公式3：

式中，k＝1，…，m；

信号s_i(n)到达第k根天线上的信号见公式4：

式中，j为虚数单位；i＝1,2，…，p；

由公式4可知，信号s_i(n)到达m根天线的信号的相位差组成的向量a(θ)中的第i个信号源a(θ_i)见公式5：

式中i指信号源的编号，j为虚数单位，H表示转置；

在第k根天线上接收到的所有信号源发来的信号见公式6：

式中，e_k(n)表示第k根天线接收到信号上的加性观测噪声；a_k(τ_i)表示信号s_i(n)到达第k根天线的信号的相位差；

将m根天线上接收的信号组成m×1维观测数据向量和m×1噪声观测向量，见公式7：

将公式6代入到公式7，得到所有天线接收到所有信号源发来的信号，即接收信号的向量模型，见公式8：

其中，

s(n)＝[s₁(n),...,s_p(n)]^H公式10

式中，p同样指信号源的个数，H表示转置；m是指一组阵列天线包含的天线数目；s₁(n)是指第一个信号源发出的信号。