[发明专利]基于未知互耦的分布式均匀线阵的直接定位方法

说明书

本发明公开了一种基于未知互耦的分布式均匀线阵的直接定位方法，包括如下步骤：首先，在每个分布式观测站处，计算其配备阵列所接收数据的协方差矩阵；然后，在每个观测站处对其对应协方差矩阵进行特征值分解，分离信号子空间与噪声子空间，并将噪声子空间上传至中心站；再然后，在中心站处，将定位区域网格化，计算本发明代价函数在各网格点的函数值；再然后，寻找代价函数最大的信源数个峰值，其对应网格位置即为定位结果；最后，将定位结果回代，计算各阵列对应的互耦系数。与现有算法相比，在互耦未知场景下，本发明方法具有更高的定位精度。此外，由于引入了降维搜索思想，本发明方法在保证互耦估计能力的同时，还具有较低的计算复杂度。

技术领域

本发明属于无线定位技术领域，尤其涉及一种基于未知互耦的分布式均匀线阵的直接定位方法。

背景技术

基于天线阵列的辐射源定位技术，在雷达、车联网、物联网等众多领域都有重要的应用。传统的两步定位方法将定位过程分为两个独立的步骤，导致了信息损失，因此定位精度较低，鲁棒性较差。相比两步定位方法，直接定位技术直接基于接收数据单步估计辐射源位置，显著提升了定位精度和鲁棒性。

现有直接定位算法普遍是针对理想阵列的，没有考虑天线阵元间互耦效应的影响，难以应用于互耦未知的场景。直接将未知互耦系数作为代价函数的搜索维度，会导致高维网格搜索，给硬件设备带来难以承受的负担。为了解决上述问题，本发明提出了一种基于未知互耦的分布式均匀线阵的直接定位方法。

发明内容

发明目的：为了解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种基于未知互耦的分布式均匀线阵的直接定位方法，提升了定位精度的同时，保证复杂度较低，易于实际应用。

技术方案：本发明提供了一种基于未知互耦的分布式均匀线阵的直接定位方法，包括以下步骤：

一种基于未知互耦的分布式均匀线阵的直接定位方法，包括以下步骤：

1)在每个分布式观测站处，计算其均匀线阵接收数据的协方差矩阵；

2)在每个观测站处，求其接收数据协方差矩阵的逆矩阵；

3)在中心站处，将定位区域网格化，计算每个网格点的代价函数值；

4)寻找代价函数最大的信源数个峰值，其对应网格点即为定位结果；

5)将定位结果回代，计算各阵列对应的互耦系数。

优选的，基于L个位置精确已知、各装有一个M阵元均匀线阵的观测站定位Q个远场辐射源，辐射源发射互不相关的窄带平稳信号，信号的中心波长为λ，步骤1)中第l个均匀线阵的接收信号x_l(t)的接收数据表示为：

其中，表示耦合导向矢量，是第q个辐射源t时刻的发射信号，γ_q,l和ι_q,l分布表示从第q个辐射源到第l个观测站的路径衰落和时延，n_l(t)表示阵列接收噪声，其服从零均值高斯分布，且为白噪声。

优选的，为互耦矩阵C_l与一个不受互耦影响理想均匀线阵的导向矢量a_q,l之积

a_q,l表示为

其中，d_m,l＝[d_m,l,x,d_m,l,y]^T表示阵元位置，k_ql表示第q个辐射源到第l个观测站的波数向量