[发明专利]一种校正源存在条件下的短波多站直接定位方法

说明书

本发明涉及短波多站定位技术领域，公开一种校正源存在条件下的短波多站直接定位方法，该方法首先在短波目标源附近同时放置若干位置已知的短波校正源，并利用多个观测站中的均匀圆阵接收短波信号数据，然后确定信号到达不同观测站的方位角和仰角与其经纬度以及电离层虚高参数的关系，接着利用最大似然准则构造联合估计目标源经纬度、电离层虚高参数以及多阵列幅相误差的代价函数，最后利用交替迭代算法对目标源经纬度、电离层虚高以及多阵列幅相误差进行联合估计，从而确定目标的位置信息。由于校正源的存在，本发明提出的方法可以有效抑制阵列幅相误差对短波多站定位精度的影响。

技术领域

本发明涉及短波多站定位技术领域，特别涉及一种校正源存在条件下的短波多站直接定位方法。

背景技术

众所周知，无线信号定位技术广泛应用于通信、雷达、目标监测、导航遥测、地震勘测、射电天文、紧急救助、安全管理等领域，其在工业生产和军事应用中都发挥着重要作用。对目标进行定位(即位置参数估计)可以使用雷达、激光、声纳等有源设备来完成，该类技术称为有源定位技术，它具有全天候、高精度等优点。然而，有源定位系统通常需要依靠发射大功率电磁信号来实现，因此极易暴露自己的位置，容易被对方发现，从而遭到对方电子干扰的影响，导致定位性能急剧恶化，甚至会危及系统自身安全性和可靠性。

目标定位还可以利用目标(主动)辐射或者(被动)散射的无线电信号来实现，该类技术称为无源定位技术，它是指在观测站不主动发射电磁信号的情况下，通过接收目标辐射或者散射的无线电信号来估计目标位置参数。与有源定位系统相比，无源定位系统具有不主动发射电磁信号、生存能力强、侦察作用距离远等优点，从而得到国内外学者的广泛关注和深入研究。无源定位系统根据观测站数目可以划分为单站无源定位系统和多站无源定位系统两大类，其中多站定位系统可以提供更多的观测量，从而提高目标定位精度，本专利主要涉及多站无源定位体制。

众所周知，短波多站定位是一类重要的多站无源定位体制，其主要应用于对超视距远距离目标进行定位。阵列幅相误差是影响定位精度的一个重要因素，当各个观测站的阵列天线未经过通道校正时就会出现阵列幅相误差。

另一方面，现有的无源定位过程大都可以归纳为两步估计定位模式，即首先从信号数据中提取出定位参数(例如方位、时延差、多普勒等)，然后再基于这些参数解算出目标的位置信息。虽然这种两步定位模式在现代定位系统中已被广泛使用，但以色列学者A.J.Weiss和A.Amar却指出了其中所存在的若干缺点，并提出了单步直接定位的思想，该技术的基本理念是从采集到的信号数据中直接确定目标的位置参数，而无需估计其它中间定位参数。显然，这种单步直接定位模式也适用于阵列幅相误差存在条件下的短波多站定位场景，只是直接定位方法同样会受到阵列幅相误差的影响，从而产生较大的定位偏差。

发明内容

本发明针对阵列幅相误差的影响问题，提供了一种校正源存在条件下的短波多站直接定位方法，以提高对短波辐射源的多站定位精度。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种校正源存在条件下的短波多站直接定位方法，包括：

步骤1：在短波目标源所在区域周边同时放置D个经纬度已知的短波校正源；

步骤2：利用N个观测站对目标源信号和D个校正源信号进行接收，每个观测站利用未得到通道校正的均匀圆阵采集K个信号样本，并建立K个信号样本对应的阵列信号模型；

步骤3：确定目标源信号到达N个观测站的方位角和仰角分别与目标源经纬度及电离层虚高的关系；

步骤4：确定D个校正源信号到达N个观测站的方位角和仰角分别与第d 个校正源经纬度以及电离层虚高的关系；

步骤5：每个观测站利用采集到的K个信号样本对应的阵列信号模型构造协方差矩阵，并将协方差矩阵传送至N个观测站中的中心站；