[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

说明书

本发明提供了一种互耦未知条件下分布式阵列多目标定位方法，每个观测站均采集得到阵列信号时域数据，求每个观测站接收数据的协方差矩阵，并计算出噪声子空间，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；使用解算出来的目标位置信息，求得未知互耦系数，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。本发明能够在阵列存在未知互耦、来波信号在信噪比较低的情况下，确保直接定位准确率与定位精度，在无需参数测量的情况下，直接解算出目标信号源的位置，计算起来更加高效。

技术领域

本发明涉及无线电信号定位领域，适用于在阵列存在互耦影响的情况下，利用无线电信号数据域信息直接完成目标位置求解的直接位置确定方法。

背景技术

无线信号定位技术广泛应用于通信、导航、目标检测、雷达、安全管理等领域。在工业生产和军事应用中都发挥着重要作用。但是随着信息对抗技术的不断发展，无线电定位系统面临着巨大的威胁和挑战。无源定位技术因其不主动发射电磁信号、生存能力强、侦察作用距离远等优势，是目前研究较为广泛的定位技术。

目标直接定位方式(如图1所示)，可以直接从原始信号数据域提取目标未知参数，有利于直接利用信号的波形特征，解算出目标的位置信息。并且可以有效利用各观测站接收数据间的相关性，从而进一步提高定位的准确率与精度。

当前无线电信号直接定位技术能够实现在不考虑阵列存在未知互耦影响的直接定位，然而，在天线阵列中常常因为单元间的互耦使得天线阵列的特性发生根本性的变化，从而降低直接定位的准确率与定位精度。

对阵列单元之间的互耦影响进行分析，并对其互耦做出一定的补偿，可以有效提高直接定位算法中的参数估计精度。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种互耦未知条件下分布式阵列多目标定位方法，本发明提供一种在阵列存在互耦影响时的无线电信号直接定位技术，能够在阵列存在未知互耦、来波信号在信噪比较低的情况下，确保直接定位准确率与定位精度。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括以下步骤：

(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。

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l个观测站阵列的有m_l个非零互耦系数，l＝1，2，…，L，且m_l＜M，记第q个信号源的位置坐标为q＝1，2，…，Q，记第l个观测站的位置坐标为记第l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：

X(t)＝C_la_l(p)s(t)+n(t) (1)

式中s(t)为来波信号，C_l为第l个观测站互耦系数的Toeplitz矩阵，a_l(p)为第l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；