[发明专利]一种基于多圆阵测相的超视距单目标直接定位方法

说明书

本发明属于电子对抗技术领域，具体的说是一种基于多圆阵测相的超视距单目标直接定位方法。本发明通过求同一圆阵的不同阵元接收信号之间的相位差，可以提取到阵列流型中有关目标位置的全部信息，并且建立起相位差与俯仰角和方位角的关系，从而可以在整个观测区域中搜索满足这种关系的位置点。在搜索的过程中为了降低搜索的维度，可以先把搜索点相对观测站的方位角带入上述关系式中，采用最小二乘法求得最优俯仰角，然后将方位角和求得的最优俯仰角带入上述关系式中计算是否符合实际的接收信号。本发明的有益效果为，本发明可以对超视距单目标进行精准定位，方法简单，效果良好。

技术领域

本发明属于电子对抗技术领域，是在地理坐标系空间中通过多个圆形阵列的不同阵元的相位差信息对单目标进行定位的方法。

背景技术

在电子侦察过程中，准确估计目标辐射源位置有助于获取辐射源信息，是做好高层次上的态势估计和威胁估计的关键和主要依据，也是对目标实现精准打击的重要保证。定位就是把某一观测区域近似为平面，然后利用平面几何的方法进行定位，解算出目标位置。当目标与天线所在观测区域相对地球曲率不大时，这种方法行之有效。但是随着技术的不断发展，各种海陆空设备的活动范围不断扩大，地球曲率对定位结果的影响就越来越大，此时就不能再将观测区域近似为平面进行求解。

基于地球圆球模型的定位算法大多在圆球切面或截面上进行方位线的交叉定位，求解目标的位置，然后再将目标的平面位置转换到目标的地理位置。但是通过微波、红外辐射得到目标的俯仰角精度太差从而无法在直角坐标系内进行两站测方位角和俯仰角实现交叉定位。

发明内容

针对上述问题，本发明提出了一种地理坐标系空间中基于多圆阵测相的单目标直接定位的方案。

本发明采用的技术方案是：

对于静止目标，其位置信息转化为了目标相对观测站的俯仰角和方位角，而俯仰角和方位角信息完全包含在阵列接收信号的阵列流型中。通过求同一圆阵的不同阵元接收信号之间的相位差，可以提取到阵列流型中有关目标位置的全部信息，并且建立起相位差与俯仰角和方位角的关系，从而可以在整个观测区域中搜索满足这种关系的位置点。在搜索的过程中为了降低搜索的维度，可以先把搜索点相对观测站的方位角带入上述关系式中，采用最小二乘法求得最优俯仰角，然后将方位角和求得的最优俯仰角带入上述关系式中计算是否符合实际的接收信号。为了消除位置模糊和提高定位精度，需要采用至少2个天线阵列。地理坐标系空间中基于多站的单目标定位模型如图1所示。

假设地球上的观测站共有P个，第p个观测站的经纬度为：(L_p,B_p)，辐射源的经纬度为(L,B)。目标相对第p个观测站的方位角为θ^p，俯仰角为φ^p。如图2所示的信号模型可以表示为：

表示第p个圆阵中第m个阵元接收到的第t时刻的信号，M为每个圆阵包含的阵元数；s_p(t)表示第p个圆阵接受到信号的包络；表示第p个圆阵中第m个阵元相对第1个阵元因为位置不同产生的相位差，R是均匀圆阵的半径，λ是接收信号的波长；表示高斯白噪声。

假定噪声满足：

其中，为噪声方差，δ(t)为冲激函数，t与t1代表时刻，T为总的采样时间。

求圆阵p中两个阵元通道k和l接收信号的相关函数

对于k≠l而言，相关函数r_kl(t)在时间统计意义下的相角为：

将上式整理成矩阵形式为：

其中，