[发明专利]一种基于虚拟孔径的星载无源定位方法

说明书

一种基于虚拟孔径的星载无源定位方法，涉及一种无源定位方法。对采集到的信号进行慢时间域的多普勒处理，得到时间‑多普勒数据；对信号做短时傅里叶变换，进行时频估计，得到多普勒中心频率和多普勒调频率；通过得到的多普勒中心频率和多普勒调频率对低轨等效斜视距离模型参数进行反演，得到卫星等效速度和等效斜视角；将信号按距离进行多次方位向匹配滤波，得到方位向定位信息；将不同距离处的定位结果按距离重新排列，通过聚焦获得距离向的定位信息；根据距离定位结果，选取更小的距离区间段，进行更精确的距离向定位，从而得到目标的二维定位信息。具有系统架构简单，定位精度高的特点。

技术领域

本发明涉及一种无源定位方法，尤其是一种基于虚拟孔径的星载无源定位方法，属于星载无源定位技术领域。

背景技术

随着电磁干扰、反辐射武器技术的发展，对电子侦察系统的隐蔽性有了更高的要求，有源探测与定位系统正受到严重的挑战。无源定位不同于传统的有源定位系统，不需要自己发射电磁波，而是依靠接收辐射源所发射的信号能量对辐射源进行定位。正是由于定位方法的无源特性，使得无源雷达具有功耗低、作用距离远、隐蔽性好、抗干扰能力强等优点，因此在现代作战中有着更加重要的战略地位。无源定位系统常用的搭载平台有：机载平台、舰载平台、星载平台。星载平台由于位于太空空间，所以具有侦测范围广，灵敏度高，机动性好，不受天气、国家地域等因素限制的优良特点，随着航天技术发展，星载无源定位系统也受到了更多的重视与发展。

星载无源定位系统包括单星无源定位系统和多星无源定位系统。多星无源定位系统常用的定位方法有到达时间差定位法、到达频率差定位法及二者联合定位方法。多星系统虽定位精度较高，但其系统实现复杂，成本高，并且需要考虑时间同步等问题，导致实际应用情况复杂。相比较之下，虽然在单个卫星上架设天线对体积和载重有一定的限制，导致单星无源定位系统定位精度较差，但是其成本低，系统架设简单，实际应用情况较为简单，故而被广泛应用。

单星无源定位方法有很多，最为常用的方法是二维相位干涉仪测向定位方法，该方法基本原理是利用相位法测向得到指向辐射源的方向线，方向线与地面的交点即为辐射源所在位置。这种方法可以实现目标的瞬时定位，且定位精度比较理想。但是该方法的定位精度一定程度上取决于基线长度，测量精度随基线长度的增长而变得更好，但基线长度过长会导致相位模糊的问题。为了解决相位模糊的问题，则需要构造更加复杂的天线结构或者进行多路处理。在实际工程中，解决相位模糊问题通常采用以下两种方法：一种是采用多基线比相测角的方法，在同一方向上形成长短两个基线，长基线提高精度，短基线解决模糊，但在实际系统中需要多个天线，由于卫星对天线阵形与阵元数的限制，这种方法解决相位模糊的效果是有限的。还有一种解决相位模糊的方法是增加接收通道数，一路利用比幅法测角虽然精度低但可以测得无模糊的角度，另一路再利用比相法测向来提高测角的精度，显然这种方法会增加设备的复杂度和成本。因此，对于单星无源定位系统，如何在保证定位精度的条件下，尽可能降低系统复杂度是一个值得探究的方向。

发明内容

为解决传统单星无源定位系统定位精度和系统复杂度之间的矛盾，本发明提供一种基于虚拟孔径的星载无源定位方法，其核心思想是通过在不同距离下构造方位向匹配滤波器进行匹配滤波来得到辐射源的位置信息，具有系统架构简单，定位精度高的特点。

为实现上述目的，本发明采取下述技术方案：一种基于虚拟孔径的星载无源定位方法，包括以下步骤：

步骤一：对采集到的信号进行慢时间域的多普勒处理，得到时间-多普勒数据；

步骤二：对信号做短时傅里叶变换，进行时频估计，得到多普勒中心频率和多普勒调频率；

步骤三：通过得到的多普勒中心频率和多普勒调频率对低轨等效斜视距离模型参数进行反演，得到卫星等效速度和等效斜视角；

步骤四：将信号按距离进行多次方位向匹配滤波，得到方位向定位信息；

步骤五：将不同距离处的定位结果按距离重新排列，通过聚焦获得距离向的定位信息；