[发明专利]一种基于TOA变化率的单通道无源定位方法

说明书

本发明提供一种基于TOA变化率的单通道无源定位方法，包括以下步骤：步骤1，观测站接收目标信号，得到目标信号的到达时间序列，根据到达时间序列估计出TOA变化率；步骤2，在观测的位置范围内，假定目标位置；步骤3，利用目标位置粗估计值，计算梯度和Hessian矩阵；步骤4，利用目标位置为时的梯度和Hessian矩阵，计算更新后的位置估计值；步骤5，如果更新后的位置估计值满足条件，则完成定位。

技术领域

本发明涉及一种无源定位技术，特别是一种基于TOA变化率的单通道无源定位方法。

背景技术

无源定位技术是指根据目标辐射的信号进行定位的技术，在深空探测、无线电监测、航海、航空、航天、测控、电子对抗等领域都有广泛的用途，受到了国内外的重视。无源定位可以分为单站定位和多站定位，最为常见的单站定位方法是测角定位方法。在这些定位体制中，利用单个通道实现定位具有广阔的研究前景，可以极大的减小系统设备量，对于研制小型化的侦察系统具有十分重要的意义。目前，在单通道定位方面，主要有频域方法和时域方法，其中频域方法的研究相对较多，主要包括测频定位、频率变化率定位等。时域方法研究相对较少。文献(李宗华,郭福成,周一宇,孙仲康.测量TOA和DOA的单站无源定位跟踪可观测条件[J].国防科技大学学报,2004,26(2):30-34.)分析了利用TOA联合DOA定位的方法，相关思想也可以用于实现单通道仅TOA定位，而无需测量TOA变化率，但是这种方法在处理TOA时运算量较大，不利用工程实现。文献(徐义，郭福成，冯道旺.一种单星仅测TOA无源定位方法[J].宇航学报,2010,31(2)：502-508.)通过估计TOA变化率和二次变化率，并从中估计出观测站相对目标的径向加速度，从而建立目标位置关系方程组，求解得到目标位置。但是这种方法假定观测站存在一定的加速度，如果不存在加速度，或加速度较小时这种方法不再适用。

本发明针对单通道TOA定位问题，提出一种基于TOA变化率的定位方法，首先估计出TOA变化率，再进行定位。本发明只要求观测站存在运动，而不要求观测站以一定的加速度运动，因此适用范围比上述基于相对径向加速度的方法更广，同时由于先通过解析方法估计出TOA变化率，计算量也小于直接利用TOA进行定位的方法。本发明提供了一种基于TOA的实用的定位方法，具有一定的理论和工程应用价值。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于TOA变化率的单通道无源定位方法，相对直接利用TOA定位的方法更适合工程应用，且适用范围比估计加速度再进行定位的方法更为广泛。

一种基于TOA变化率的单通道无源定位方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1，观测站接收目标信号，得到目标信号的到达时间序列，共计M段，每段N个，记为TOA₁,TOA₂,…,TOA_(m-1)+n,…,TOA_MN，n为段内序号，n＝1,…,N，m为段序号，m＝1,…,M，根据到达时间序列估计出TOA变化率

步骤2，在观测的位置范围内，假定目标位置为T₀；

步骤3，利用目标位置粗估计值T₀，计算梯度和Hessian矩阵

步骤4，利用目标位置为T₀时的梯度和Hessian矩阵计算更新后的位置估计值

步骤5，如果则完成定位，目标位置最终估计值即为否则令转步骤3。

本发明适用于运动观测站对以恒定周期辐射信号的固定目标的定位，如载机对重复周期恒定的雷达进行定位。本发明与现有技术相比，具有以下优点：

(1)与单通道TOA定位相比提高了定位速度；

(2)与单通道TOA二次变化率相比，适用范围更广；