[发明专利]一种基于多类型外辐射源的目标被动协同探测方法及系统

权利要求书

1.一种基于多类型外辐射源的目标被动协同探测方法，其特征在于，所述目标被动协同探测方法首先通过带通滤波器分离参考信道中的直达波信号，并对监测通道中信号进行直达波干扰和多径干扰的抑制，获得较为纯净的回波信号；然后根据定位系统的空间几何关系，将与目标位置和速度有关的时延和多普勒参数用到接收站的距离以及目标径向速度表示，并构造出基于速度-距离变换的互模糊函数；最后利用多类型外辐射源的直达波与回波分别用构建的反变换互模糊函数进行处理并获得目标的距离以及径向速度的估计值，并根据所估计的结果得出目标在三维空间中的位置和速度，实现目标的探测。

2.如权利要求1所述的基于多类型外辐射源的目标被动协同探测方法，其特征在于，所述目标被动探测方法包括：

步骤一，设计带通滤波器对参考通道的直达波进行分离，并对监测通道中信号进行直达波干扰和多径干扰的抑制；

步骤二，推导出时延与目标到接收站距离，多普勒频移与目标径向速度之间的映射关系，并基于这种映射关系构建出速度-距离反变换互模糊函数；

步骤三，分别用不同直达波信号与回波信号用反变换后互模糊函数进行处理，将多个辐射源的互模糊函数叠加起来，并通过谱峰搜索估计出目标到接收站的距离以及目标的径向速度；

步骤四，将目标到接收站的距离转换为目标在三维空间中的坐标，利用不同径向速度合成目标的速度，实现目标的被动探测。

3.如权利要求2所述的基于多类型外辐射源的目标被动协同探测方法，其特征在于，场景下参考通道接收的信号x(t)表示为：

其中，M表示异构辐射源的数量，s_i(t)是第i种直达波信号，b_i是该直达波信号的幅度，n(t)表示加性零均值高斯信号；

监测通道中的回波信号x_t(t)表示为：

其中，M表示异构外辐射源的个数，s_i(t-τ_i)为不同辐射源信号的回波信号，τ_i是第i个辐射源回波信号相对于直达波信号的时延，f_di为回波信号相对应直达波的多普勒频移，a_i表示第i个辐射源回波信号的幅度；s_i(t)是不同的直达波信号，d_i为参考通道中的不同直达波信号的幅度；表示回波信号中的多径信号成分，H为监测通道中多径信道的径数，m_ij为第i个辐射源的直达波信号的第j个路径信号的幅度，τ_ij为第i个卫星的直达波信号的第j个路径信号相对于直达波的时延，v(t)表示零均值高斯噪声；

利用带通滤波器对参考信道直达波进行分离之后，参考通道中第i个辐射源信号的直达波信号x_i(t)表示为：

x_i(t)＝b_is_i(t)+n(t)；

其中，s_i(t)表示第i个辐射源信号的直达波，n(t)是零均值高斯信号，代表空间中的其它噪声信号；

还需对监测通道中的直达波和多径信号采用自适应波束形成方法进行抑制，具体步骤如下：采用线性约束最小方差LCMV算法对外辐射源发射的直达波方向进行约束：

其中，ω表示加权系数，R_xx表示回波通道接收信号的协方差矩阵，C＝[α(θ₀)α(θ₁)…α(θ_M)],f＝[1 0 …0]，其中α(θ₀)为期望信号方向导向矢量，α(θ₁)…α(θ_M)为M个外辐射源的方位导向矢量，(·)^H表示共轭转置，求解得到：

应对多径干扰，采用宽零陷方法在多径干扰方向区域产生零陷抑制，宽零陷的波束合成问题表示为：

其中，ω表示加权系数，ω₀表示常规的波束系数，ξ表示零陷宽度，Q是一个M×M维的Hermitian矩阵，Q被表示为：

其中，α(θ)表示导向矢量，θ_k为干扰方向，Δθ_k是干扰方向θ_k处形成的零陷宽度，k＝1,2,…,K，K表示零陷数量，求解得宽零陷加权矢量：

ω＝(I-DD^H)ω₀；

其中，E_i表示特征值λ_i对应的特征向量。

用ω_opt代替ω₀，得到：

通过改变C中的导向矢量α(θ₀)控制波束指向，对直达波以及多径干扰进行抑制的同时实现目标的测向；当回波中的直达波和多径已经被抑制后，回波通道接收的信号模型表示为：