[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

说明书

本发明属于通信技术信号处理技术领域，公开了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，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，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，从而实现目标的探测。当低信噪比时，本发明方法是有效可行的。

技术领域

本发明属于通信技术信号处理技术领域，尤其涉及一种基于多类型外辐射源的目标被动协同探测方法、系统、存储介质、计算机设备及应用。

背景技术

目前，利用TDOA与DOA联合对目标进行探测。构建互模糊函数，通过改变直达波信号的时延和频移来估计出不同辐射源回波信号的时延和多普勒频移，再结合二维DOA估计的结果可以分别求出目标的位置和径向速度。之后对不同辐射源的定位结果选择合适的融合算法进行数据融合，即实现对目标的定位。但是这种定位方案显然属于两步定位方法，需要首先对时延和多普勒参数进行估计，再根据时延和多普勒的估计结果对目标位置进行估计，每次估计过程都会伴随着一定的精度损失，导致定位结果精确度不是很高。

针对基于外辐射源的目标定位问题，国内外学者已经做出了初步的探索。赵勇胜等人提出了基于Taylor迭代的定位算法，该算法以时延差和频移为观测量对目标的位置进行估计，并设计了仿真实验证明该算法在多发射站单接收站定位系统中具有很高的估计精度(赵勇胜，赵闯，赵拥军.利用TDOA和FDOA的单站多外辐射源目标定位算法[J].工程科学与技术，2016(S1))。陈志猛针对外辐射源定位系统中系统误差对估计精度影响较大的问题，提出了基于DOA和TDOA的定位算法和系统误差校正算法。该算法首先将DOA和TDOA进行了线性化，然后利用迭代加权最小二乘法对目标的位置和误差进行了联合估计，并在次基础上对初始点的选取进行了优化；仿真实验证明，所提出的算法具备很高的估计精度(陈志猛，左燕，王文光.误差校正下外辐射雷达无源定位算法[J].现代雷达，2019(3))。电磁空间中存在的各种各样的电磁信号，孙莉对单接收站外辐射源定位系统模型进行了简要介绍，并在此基础上对基于GPS卫星的外辐射源定位技术进行了分析(孙莉，邓敏.基于GPS的无源雷达技术分析[J].军民两用技术与产品，2016(8))。刘志忠基于多普勒频移差(FDOA)的外辐射源定位技术，并将其应用在单卫星定位系统中，并过采集的BD/GPS数据对该算法的可行性进行了初步验证，证明了该算法具有很高的估计精度，且相比于传统算法具有更快的收敛速度(刘志忠；张裕；张雪丽；程艳；.基于低轨卫星的单星定位算法研究及仿真分析[C].中国卫星导航学术年会)。Sandeep Gogineni使用通用移动通信系统(UMTS)信号作为多基地雷达系统的外辐射源，对其中的时延和多普勒估计误差进行了修正，并给出误差修正后的Cramér-Rao下界(MCRLB)(SandeepGogineni,MuralidharRangaswamy,BrianD.Rigling,Arye Nehorai.Cramér-Rao Bounds for UMTS-Based PassiveMultistatic Radar[J].IEEE Transactions on Signal Processing，2014，62(1)：95-106)。Joshua L.Sendall利用FM调频广播作为外辐射源，提出了一种基于时延和多普勒频移的的目标定位技术。所提出的方法已经被证明比仅有距离和仅有多普勒技术更精确(JoshuaL.Sendall；Francois D.V.Maasdorp.Detection state refinement in FMmultistatic passive radar[C].IEEE Radar Conference(RadarConf)，2017：0717-0721)。A.Amar等人提出了一种有别于传统两步估计方法目标直接定位方法，即将目标的位置和速度相关参数在信号中进行表征，建立合适的代价函数直接通过迭代搜索估计目标的位置和速度(A.Amar.A.J.Weiss.Direct position determination(DPD)of multipleknown and unknown radio-frequency signals[C].200412th European SignalProcessing Conference，2004：115-1118)。这些算法大多是针对一种外辐射源进行设计的，没有充分利用到电磁空间中同时存在多种辐射源，导致估计精度较低且定位可靠性较差。