[发明专利]多目标检测和区分的方法、装置和计算机可读存储介质

说明书

本发明提供一种全球导航卫星系统(GNSS)无源探测定位中的多目标检测和区分的方法、装置和计算机可读存储介质，其中方法包括：探测接收机分别接收各GNSS卫星直达信号和反射信号，解调获得卫星星历，进行直达信号和反射信号伪距测量；统计其中具有相同卫星伪随机噪声码或标识号的有效反射信号数量，判断探测范围内的目标个数；对反射信号进行假设组合，分别构建到达时间差观测方程组；计算各到达时间差观测方程组所对应的定位后伪距差残差平方和，实现对各目标反射信号的鉴别和区分。本发明的方案降低了对探测设备特别是天线接收系统的硬件要求。

技术领域

本发明一般地涉及卫星导航定位及GNSS-R(“Global Navigation SatelliteSystem(GNSS)-reflectometry”，全球导航卫星系统反射测量)遥感探测领域。更具体地，本发明涉及GNSS无源探测定位中的多目标检测区分方法和装置。

背景技术

空间目标探测定位体制主要可分为有源和无源两种。有源定位利用主动发射的无线电、激光、声纳等介质手段来探测目标并进行定位，具有高精度、高机动和一定的全天候等优点，然而通常需要发射大功率探测信号，因此隐蔽性较差，且对周围地区存在电磁污染。

无源定位可克服有源定位的上述缺点，它不主动发射信号，而是利用目标本身电磁辐射或第三方辐射源完成探测、跟踪和定位。对于前一种方式，需要目标本身即为辐射源或携带辐射源，因此适用探测的目标有限。相比之下，利用第三方辐射源能够有效提升系统被动探测能力，可用的辐射源包括周边地区地面广播、通讯、电视信号，以及空间中已知频率的商业通信卫星(随着几大国际通信卫星计划的实施，未来将有超过1000颗商业通信卫星在轨)、GNSS导航卫星等。此时，天线接收来自第三方辐射源的直达波信号，以及辐射源照射目标后形成的反射或散射波信号，处理消除无用信息和噪声干扰，得到到达时间、载波相位(差)、多普勒频移、入射波方位角等各类观测量，并进而完成对目标的定位。

无源定位由于自身不对外发射信号，因此隐蔽性好、生存能力强。同时，由于很多第三方照射源工作频率较低，因此系统具有较强的反隐身能力，有利于对隐身飞机、超低空飞行器及巡航导弹等目标的探测。

与利用地面广播、通讯及电视发射台等辐射源相比，利用通信卫星、导航卫星等星载辐射源的被动探测手段信号覆盖范围更广，可有效弥补地基外辐射源探测系统覆盖范围不足的问题。目前，国内外已经开始对此类外辐射源雷达系统进行深入研究。

利用GNSS导航卫星信号作为外部辐射源，结合高增益天线及高灵敏度数字接收机，捕获和跟踪来自多颗GNSS卫星的直达信号以及照射目标后形成的回波反射信号，检出两者到达伪距差，基于TDOA模型建立联合观测方程组，能够实现对目标的被动三维定位。然而，由于导航卫星数量众多，因此在多目标环境下每颗卫星会照射多个探测目标并形成多个具有相同伪随机噪声(PRN)码或卫星标识(ID)号的反射信号，这种交叉重复性会导致难以检测和区别多目标对象，限制了系统多目标定位能力。利用多元干涉阵列进行角度测量或利用相控阵天线进行窄波束数字扫描能够解决这一难题，但技术难度与实现代价较大。

发明内容

在一个方面中，本发明提供一种全球导航卫星系统(GNSS)无源探测定位中的多目标检测和区分的方法，包括：

探测接收机分别接收各GNSS卫星直达信号和反射信号，解调获得卫星星历，进行直达信号和反射信号伪距测量；

统计其中具有相同卫星伪随机噪声码或标识号的有效反射信号数量，判断探测范围内的目标个数；

对反射信号进行假设组合，分别构建到达时间差观测方程组；

计算各到达时间差观测方程组所对应的定位后伪距差残差平方和，实现对各目标反射信号的鉴别和区分。

在一个实施例中，将伪距差残差平方和与既定门限值相比较，并且将小于所述既定门限值的伪距差残差平方和所对应的假设组合作为正确的匹配结果。