[发明专利]一种互耦未知条件下分布式阵列多目标定位方法

权利要求书

1.一种互耦未知条件下分布式阵列多目标定位方法，其特征在于包括下述步骤：

(1)设置初始化参数；

(2)每个观测站均采集目标在采样快拍数K个时隙内辐射的无线电信号数据，并按照预设的采样信号时域模型得到目标的K个时隙的阵列信号时域数据；

(3)求每个观测站接收数据的协方差矩阵，并对协方差矩阵进行特征分解，并计算出噪声子空间；

(4)使用初始化的参数及求得的噪声子空间，得到仅关于目标位置参数的数学优化模型，多个观测站联合解算，获得信号源的初步直接定位结果；

(5)使用解算出来的目标位置信息，求得未知互耦系数；

(6)将求得的互耦系数补偿回数学优化模型，求得修正后的定位结果。

2.根据权利要求1所述的一种互耦未知条件下分布式阵列多目标定位方法，其特征在于：

所述步骤(2)中，假设有Q个静止的信号源，L个静止的观测站，每个观测站天线阵列阵元数目均为M，且Q＜M，采样的快拍数是K，第个观测站阵列的有个非零互耦系数，且记第q个信号源的位置坐标为q＝1，2，…，Q，记第个观测站的位置坐标为记第个观测站的互耦系数向量为则在t时刻的观测数据模型为：

式中s(t)为来波信号，为第个观测站互耦系数的Toeplitz矩阵，a_l(p)为第个阵列的导向矢量，p＝[x，y]为观测站观测范围内任意一点，n(t)为均值为零的加性高斯白噪声；

a_l(p)＝[1，β(p)，…，β(p)^M-1]^T，β(p)＝e^{-j2πd sin(p)/λ} (3)

其中，d表示运动单站阵元间距，λ表示窄带信号波长，

每个观测站均采集目标在K个时隙内辐射的无线电信号数据，并按照预设的采样信号时域模型得到目标的K个时隙的阵列信号时域数据；第个运动观测站在第k个时隙内所接收到的采样信号时域模型为：

其中，k＝1，2，…，K。

3.根据权利要求1所述的一种互耦未知条件下分布式阵列多目标定位方法，其特征在于：

所述步骤(3)中，求第个观测站接收数据的协方差矩阵并对其进行分解，得到：

其中，为第个观测站接收信号的信号子空间，和分别为第个观测站接收信号的信号和噪声的特征值组成的对角阵，为第个观测站接收信号的噪声子空间，(·)^H表示求矩阵的共轭转置。

4.根据权利要求1所述的一种互耦未知条件下分布式阵列多目标定位方法，其特征在于：

所述步骤(4)中得到初步直接定位结果的步骤为：

根据采样信号时域模型和互耦系数矩阵，第个观测站的导向矢量写为：

其中，

且是一个的非零向量，

由于接收信号的导向矢量和噪声子空间是正交的，得到(8)式：

其中为第个观测站的噪声子空间；

假设非零的，则得到：

接下来通过对式(11)在观测站观测范围内进行搜索得到最大值所对应的坐标，即为定位的初步结果；

其中，det[·]表示矩阵的行列式。

5.根据权利要求1所述的一种互耦未知条件下分布式阵列多目标定位方法，其特征在于：

所述步骤(5)中，求得估计互耦系数的步骤为：

使用如下公式依次求解出各观测站阵列的互耦系数，表示估计出的信号源的位置坐标；

其中，r_min是的最小特征值，当1≤i≤P-1时有其中是观测站阵元非零互耦系数的个数；此时，第个观测站的互耦向量为：

得到估计互耦系数。

6.根据权利要求1所述的一种互耦未知条件下分布式阵列多目标定位方法，其特征在于：

所述步骤(6)中，求得修正定位结果的步骤为：

估计出互耦系数后，将第个观测站互耦系数的Toeplitz矩阵带入式(16)：

在观测站观测范围内对式(16)的谱峰进行搜索后，谱峰出现的对应坐标即为直接定位结果。