[发明专利]一种双站TDOA-AOA两步法无源定位方法

说明书

本发明公开了一种双站TDOA‑AOA两步法无源定位方法，属于电子信息技术领域。本发明所述方法包括如下步骤：矩阵化处理观测数据、求解辐射源位置的初始闭式解、求解位置向量的最终估计。本发明将无源定位问题描述为一个带两个约束的优化问题，随后将该约束优化问题等价地化简为两个简单的、均存在最优闭式解的凸优化子问题，序贯接力地求解这两个凸优化子问题得到最终的最优解，给出辐射源的三维位置估计，实现辐射源的无源定位。

技术领域

本发明属于电子信息技术领域，涉及一种辐射源无源定位方法，具体涉及一种利用一个到达时间差(TDOA)观测量和一对二维到达角(2D-AOA)观测量两步法无源定位方法。

背景技术

当前，相控阵雷达等高价值辐射源经常采用波束形成技术和/或功率控制策略，具有很低的截获概率。现有技术中，多站无源定位体制和系统很难保证同时收到上述低截获概率辐射源电磁波信号的站点数达到体制要求的最少站点数目，不能建立有效的定位观测方程，无法实现目标定位。面对低截获概率辐射源，现有技术的单站无源定位体制和系统亦收集不到足够长的观测数据，难以建立有效定位观测方程，同样无法实现目标定位。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种双站TDOA-AOA两步法无源定位方法。

本发明所提出的技术问题是这样解决的：

一种双站TDOA-AOA两步法无源定位方法，包括以下步骤：

步骤1.矩阵化处理观测数据：利用两个观测站的观测测量值写出矩阵和向量

其中，以提供二维到达角估计的观测站为右手直角坐标系的坐标原点，a为另一观测站的位置向量，为辐射源到两个观测站间距离差的测量值，I₃为3×3阶的单位矩阵，为测量方位角，为测量仰角，上标T表示转置，|| ||表示求向量2-范数；

步骤2.求解辐射源位置的初始闭式解：利用凸优化强对偶理论和KKT最优解条件，求解下述凸优化问题的最小二乘解：

s.t.2f^Tx≤0

其中，x为待求解的位置变量，f＝[0,0,0,-0.5]^T；

求解得到x的初始闭式解其中为初始闭式解中的目标空间位置向量，为初始闭式解的第四个元素，表示辐射源到坐标原点的距离；

步骤3.求解位置向量u的最终估计：基于广义不变量准则和泰勒级数展开技术处理下述优化问题：

s.t.x^TBx＝0

得到位置向量u的最终估计其中，泰勒级数展开一阶导数矩阵泰勒级数展开误差向量0_3×1为3×1的零矩阵。

步骤2中，初始闭式解满足如下KKT(Karush-Kuhn-Tucher)最优解条件：

μ^*≥0

其中μ^*为对偶最优变量；初始闭式解的第四个元素表示辐射源到坐标原点的距离，一般远大于零，因此由推得μ^*＝0，从而得到步骤2中凸优化问题的最优解

步骤3中，基于广义不变量准则和泰勒级数展开技术得到的凸优化问题为；