[发明专利]一种双圆阵的方位-等效时延差被动定位方法

说明书

本发明提供一种双圆阵的方位‑等效时延差被动定位方法，首先建立双阵空间定位模型，获取两圆阵各阵元输出数据xsubgt;l/subgt;(t),l＝1,2；利用空间谱估计算法，分别计算目标相对两阵列参考点的方位角θsubgt;1/subgt;,θsubgt;2/subgt;；利用时延估计算法，计算圆阵1第i个阵元与圆阵2第j个阵元接收数据的时延差τsubgt;ij/subgt;，利用τsubgt;ij/subgt;计算等效时延差τsubgt;e/subgt;；将方位角θsubgt;1/subgt;,θsubgt;2/subgt;和等效时延差τsubgt;e/subgt;代入方位‑等效时延差定位公式中，获取目标到各阵列参考点的距离Rsubgt;1/subgt;Rsubgt;2/subgt;，以及目标坐标位置坐标(xsubgt;s/subgt;,ysubgt;s/subgt;)。本发明避免在均匀圆阵中心增加参考阵元，简化阵列结构、节省系统成本，同时利用阵列冗余信息，提高时延估计精度，进而提高了目标定位精度。

技术领域

本发明涉及一种双圆阵的方位-等效时延差被动定位方法，属于目标被动定位领域。

背景技术

根据采用信息的不同类型，双基阵被动定位技术可分为纯方位定位和方位-时延差定位方法。纯方位定位方法中，两基阵分别计算同一目标的方位角，利用三角关系估计距离，进而得到目标位置坐标。方位交叉定位适用范围广，但定位误差对方位精度十分敏感。

方位-时延差定位方法是方位交叉定位的改进算法，利用了两阵列阵元之间的空间相干性。在相干性达到某一阈值时，性能较方位交叉定位算法精度更高。常规方位-时延差定位方法的定位原理为，如图1所示，已知两基阵所测目标方位角分别为θ₁,θ₂，时延差τ＝(R₁-R₂)C,其中R₁,R₂分别为目标到两阵列参考点的距离，C为声速，根据余弦定理，存在如下关系：

将时延差公式代入，可得R₁,R₂的表达式分别为：

传统方位-时延定位方法计算时延差信息时，仅利用了阵列参考位置处阵元接收数据，而未使用阵列全部阵元数据，这使时延差估计结果极易受噪声干扰，进而影响定位精度。而从阵列结构上来讲，如均匀圆阵这样的特殊阵列结构，进行时延差估计时，通常会在阵列圆心处增加一参考阵元，致使设备复杂性和系统成本大大增加。

因此，提出一种双圆阵方位-等效时延差定位方法，本方法对阵列所有阵元接收数据均进行了有效利用，通过多阵元冗余信息优化时延估计结果，增强系统抗噪能力，结构上不需要增加多余参考阵元，而是发挥均匀圆阵的结构优势，计算等效时延差，以等效时延差代替传统时延差，能够有效提高时延估计精度，进而提高系统定位精度，降低设备复杂度。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种双圆阵的方位-等效时延差被动定位方法。本发明简化设备结构，充分利用均匀圆阵多阵元冗余信息计算等效时延差，优化时延估计结果，获得了较传统方位-时延差定位算法更高的定位精度。

本发明的目的是这样实现的：步骤如下：

步骤1，建立双阵定位空间模型，两均匀圆阵阵元数均为M，M为偶数，以圆阵圆心为阵列参考点，圆阵半径均为r，两参考点间距为D，以两参考点连线方向为x轴方向，连线垂线方向为y轴方向建立笛卡尔坐标系，两圆阵参考点坐标分别为(x₁,y₁),(x₂,y₂)，位于(x_s,y_s)坐标处的目标发出信号s(t)，第l个(l＝1,2)圆阵接收到的数据x_l(t)为：