[发明专利]一种基于广域分布式单天线接收的短波远程辐射源一步定位法

权利要求书

1.一种基于广域分布式单天线接收的短波远程辐射源一步定位法，其特征在于，确定一个广域分布式单天线短波监测主站以及广域分布式单天线短波监测分站，包括以下步骤：

步骤1：对N个广域分布式单天线短波监测站接收系统分别进行时频同步，并采集外界短波远程辐射源的天波传播信号，获取信号时域系列数据；

广域分布式短波监测站中的第n(n＝1,2,...,N)个单天线所接收到的信号时域模型为

x_n(t)＝α_ns[t-τ_n(p,h_n)-t₀]+ε_n(t)(n＝1,2,...,N)

其中，p表示短波远程辐射源位置向量，h_n表示短波远程辐射源通过天波传播至第n个短波监测站所经历的电离层反射高度，t₀表示短波远程辐射源发射信号时间，s(t)表示短波远程辐射源辐射信号的复包络，α_n表示目标信号传播至第n个短波监测站的损耗因子，ε_n(t)表示第n各短波监测站天线的接收的噪声向量，τ_n(p,h_n)表示短波远程辐射源信号通过天波传播到达第n个短波监测站的传播群时延，该量是关于短波远程辐射源位置向量p和当前电离层高度h_n的函数；

步骤2中，广域分布式短波监测站第n个接收天线所接收大的信号频域模型为

其中，

1≤n≤N，1≤m≤M；和分别表示s(t)和ε_n(t)的频域表达式；f_m表示第m个数字频点；a_n(p,h_n,f_m)和的表达式分别为：

a_n(p,h_n,f_m)＝exp[-j2πf_mτ_n(p,h_n)]

步骤3中，根据各接收站获取的频域数据在中心站所建立的最大似然估计准则模型为

其中，向量h＝[h₁,h₂,...,h_N]^T表示每个短波监测站接收到的天波信号历经的电离层高度,表示基于电离层探测方法提供的电离层高度h的初始向量，电离层探测误差协方差矩阵记为P；

步骤4中，短波远程辐射源位置向量p和电离层高度向量h的数学优化函数模型可表示成

其中，λ_max＝[·]表示取矩阵的最大特征值，A(p,h)和的分别为

其中，向量可表示为

步骤5中，首先基于广域分布式单天线接收的短波远程辐射源信号的大小关系或经验值，获得短波远程辐射源位置向量的初始值同时基于电离层探测设备获得的电离层高度观测向量作为h的初始估计构成初始迭代向量

并基于粒子滤波或迭代等优化算法解数值优化目标函数，获得短波辐射源位置信息和电离层高度信息；

步骤2：对每个广域分布式单天线短波监测站将所采集到的M个时域数据样本点进行傅里叶变换运算，得到信号频域数据；

步骤3：将广域分布式每个单天线短波监测站将所获得的信号频域数据通过网络传输至中心站主服务器，并基于电离层探测系统获取的电离层高度值以及各短波监测站的信号频域数据建立最大似然参数估计准则；

步骤4：基于最大似然参数估计准则，建立估计短波远程辐射源位置参数和电离层折射高度的数据优化目标函数；

步骤5：基于粒子滤波或迭代优化算法，通过对数据优化目标函数进行寻优，获得短波天波信号辐射源的位置定位信息。

2.根据权利要求1所述的一种非合作短波辐射源广域分布式短波网单天线时差定位法，其特征在于，所述的短波信号在2～30MHz短波频段内，信号类型包括短波通信、短波广播、天波雷达和地波雷达等短波信号。

3.根据权利要求1所述的一种基于广域分布式单天线接收的短波远程辐射源一步定位法，其特征在于，所述的广域分布式各接收站点接收机均需基于外置GPS或北斗接收机进行同步，外置GPS或北斗接收机输出的pp1s信号，通过RS232输出的同步信号与处理单元进行同步。