[发明专利]一种基于稀疏重建的多传感器多目标的定位方法

说明书

技术领域:

本发明属于多基雷达系统对空目标定位的技术领域，它特别涉及了多传感器多目 标定位的技术领域。

背景技术

多传感器组成的传感器网络，有一发多收和多发多收的收发模式。与单双基雷达 系统相比，传感器网络通过对接收目标的回波信号进行积累，可以提高目标的定位性能。传 统基于时差的目标定位方法，根据每个接收机接收的关于目标的延时信息，构建方程组，从 而得到目标的定位结果。当基于时差定位的方法对多目标定位时，由于接收机接收全部目 标的延时信息，为构建正确的方程组，需要从各个接收机接收到的多个延时信息中找出每 个目标对应的延时信息，即进行复杂的数据关联(详见参考文献“Sengupta,D.:Iltis, R.A.,Neuralsolutiontothemultitargettrackingdataassociationproblem, IEEETransactionsonAerospaceandElectronicSystems,vol.25,Issue:1,1989,pp, 96-108”)，才能建立正确的方程组。这需要建立和求解大量的方程组，存在运算量大及定位 结果精度有待提高的问题。稀疏重建是近几年新提出的信号处理技术，可用于精确重构稀 疏信号或可稀疏表示的信号(详见参考文献“D.L.Donoho.Compressedsensing.IEEE TransactionsonInformationTheory,2006,52(4):1289-1306”)。

发明内容：

为克服传统时差定位方法在多传感器多目标定位中的数据关联和定位精度有待 提高的问题，本发明提出了一种基于稀疏重建的多传感器多目标的定位方法。其特点是基 于空中目标具有稀疏性的先验信息，将稀疏重建的理论应用于多目标的定位中，根据目标 所在的观测区域，构造传感矩阵，建立用于定位的线性观测模型。通过改进正交匹配追踪算 法，由多次迭代匹配过程定出多个目标的位置，避免多目标定位中复杂的数据关联问题。构 造传感矩阵时，使用相位信息，提高目标的定位精度。

为了方便描述本发明的内容，作以下术语定义：

定义1、线性调频脉冲信号

线性调频脉冲(LFM)信号又称chirp信号，LFM信号发射的频率线性变化，分为频率递增和频率递减两种。线性调频脉冲信号的数学表达式：其中，T为脉冲宽度，f_c为载波频率，f_dr为调频率，为矩形窗函数，定义为：

详见文献“合成孔径雷达成像原理”，皮亦鸣等编著，电子科技大学出版社出版。

定义2、笛卡尔坐标系

笛卡尔坐标系，也称正交直角坐标系；二维的直角坐标系是由两条在0点重合且互 相垂直的数轴构成。坐标平面中，任意一点的坐标由数轴上对应点的坐标而定；三维笛卡尔 坐标系是在二维笛卡尔坐标系的基础上，根据右手定则增加第三维坐标(Z轴)形成的。

定义3、双站延时

由发射机发射信号开始计时，信号经目标散射，到达接收机时终止计时，这段从发 射机开始经目标到达接收机的时间即为该目标对接收机的双站延时。双站延时可由安装在 发射机和接收机上的GPS或者北斗定位系统同步得到。

定义3、双站距离

双站延时乘以光速，得到的距离差即为发射机-目标-接收机的双站距离。

定义4、观测区域

观测区域是指目标、杂波及噪声等所在的三维区域。

定义5、稀疏信号和信号可稀疏表示