[发明专利]一种基于拟牛顿法的运动目标直接定位方法

说明书

本发明属于无源定位中的直接定位技术领域，涉及一种基于拟牛顿法的运动目标直接定位方法。本发明主要使用拟牛顿法简化搜索目标可能位置的网格点；通过对目标函数求解梯度，进而利用拟牛顿法对未知量进行迭代，从而简化搜索过程，实现快速定位。

技术领域

本发明属于无源定位技术中的直接定位技术领域，涉及一种基于拟牛顿法的运动目标直接定位方法。

背景技术

无源定位是一种利用现有的射频信号对目标进行跟踪和定位的方式。无源定位一般分为基于自身辐射的无源定位和基于外辐射源的无源定位，前者通过接收目标自身辐射的信号进行定位，后者通过非合作的外辐射源对目标进行照射，接收目标的回波信号，对目标进行定位。无源定位中的直接定位技术无需中间参数估计，直接利用信号数据域信息对目标进行定位，能够有效利用各观测站之间的相关性，提高定位精度，是目前国内外研究的热点之一。现有的直接定位技术多采用基于网格搜索的方法，计算量庞大。因此，寻找一种快速求解目标位置的直接定位方法，成为直接定位技术的一个重要发展方向。

发明内容

本发明的目的是为解决由于网格搜索对目标初始位置和速度进行估计而带来的庞大计算量的问题，研究了基于拟牛顿法的运动目标定位技术，减少了计算量。

为了便于理解，首先对本发明采用的相关技术进行说明：

拟牛顿法的基本思想是在基本牛顿法的基础上用Hesse矩阵的某个近似矩阵B_k取代G_k。通常，B_k应具有以下的三个特点：

(一)在某种意义下有B_k≈G_k，使相应的算法产生的方向近似于牛顿方向，以确保算法具有较快的收敛速度。

(二)对所有的k，B_k是对称正定的，从而使得算法所产生的方向是函数f在x_k处下降方向。

(三)矩阵B_k更新规则相对比较简单，即通常采用一个秩1或秩2矩阵进行校正。

常见的拟牛顿算法有BFGS算法，DFP算法以及Broyden算法等，本发明主要是基于BFGS的拟牛顿算法。

BFGS算法的校正公式如下：

若在BFGS算法中采用精确搜索或Wolfe搜索准则，则有可以保证B_k对称正定。

Armijo搜索准则一般不能保证为了保证采用Armijo准则时矩阵序列{B_k}的对称正定性，可采用如下的校正方式：

其中：s_k＝x_k+1-x_k，y_k＝g_k+1-g_k，

本发明技术方案如下：

本发明的定位场景是现有一个待定位的匀速运动目标，速度为v，目标的初始位置为p₀。目标辐射的无线电信号能够同时被L个观测站所截获。假设每个观测站在K个时隙段对目标辐射信号进行采样，相邻两个时隙段的时间间隔为T_d，并将第一个时隙段的目标位置设为其初始位置。为了对运动目标实现直接定位，做以下假设：在每个采样时隙段内(通常时间很短)，目标的瞬时位置和速度均保持不变，于是目标在第k个时隙段的位置向量为：p_k＝p₀+v*(k-1)*T_d。并且将第l个观测站的位置向量记为：ql。

一种基于拟牛顿的运动目标直接定位技术，包括以下步骤：