[发明专利]一种去除宽带噪声干扰信号交叉定位虚假点的方法

摘要

本发明公开了一种去除宽带噪声干扰信号交叉定位虚假点的方法，属于电子侦察领域。本发明利用宽带噪声信号本身的自相关性质，对测向交叉定位产生的虚假点进行排除，利用两个观测站解决三维定位问题。本发明包括：利用高精度测向设备对辐射源进行测向得到的方位、俯仰角信息进行目标位置估计；利用估计点与观测站之间的位置关系计算出估计点可能发射的信号到达两个观测站的时差；将两观测站接收到的信号整体进行采样，在不对混合信号进行分离的前提下进行互相关运算，得到真实目标到达两观测站的时差信息；以时差测量误差为门限值，将时差信息进行逐一对比，筛选出真实目标，得到坐标位置。本发明充分利用信号特性，简化了信号处理过程。

主权项

一种去除宽带噪声干扰信号交叉定位虚假点的方法，其特征在于，包含以下步骤：步骤一 利用两处观测站对辐射源进行测向得到的方位、俯仰角信息进行目标位置估计设观测站坐标为S1(x1,y1,z1)，S2(x2,y2,z2)(i＝1,2)，第n个目标的坐标为Tn(xTn,yTn,zTn)，其中n＝1,2,...,N，N为目标个数将两个观测站对第n个目标的定位线分别记为l1n、l2n，定位线包含方位角信息α1n、α2n，俯仰角信息β1n、β2n，定义定位线与x轴正向的夹角为方位角，定义定位线与其在XOY平面上的投影的夹角为俯仰角根据第n个目标与两观测站的几何关系可以得到：α1n=arctanyTn-y1xTn-x1α2n=arctanyTn-y2xTn-x2;]]>将所述两式整理可以得到：x^Tn=y1-y2-x1·tanα1n+x2·tanα2ntanα2n-tanα1ny^Tn=y1·tanα2n-y2·tanα1n+(x2-x1)·tanα1n·tanα2ntanα2n-tanα1n;]]>令r1n、r2n分别为第n个目标在XOY面上的投影点到两观测站的距离:r1n=(x^Tn-x1)2+(y^Tn-y1)2r2n=(x^Tn-x2)2+(y^Tn-y2)2;]]>根据几何关系可以得到：tanβ1n=zTn-z1r1ntanβ2n=zTn-z2r2n;]]>求得目标的高度：(i＝1,2)在存在测向误差的情况下，两次求得的不同，因此将多次计算求得的目标高度加和求平均值，得到最终估计目标高度：z^Tn=Σi=1N(rintanβin+zin)N;]]>最终求得目标的估计位置步骤二 利用估计点与观测站之间的位置关系计算出估计点可能发射的信号到达两个观测站的时差宽带噪声调频信号的瞬时频率随着调制信号的幅度的变化而变化，与普通的调频信号不同的是，宽带噪声调频信号的调制信号是一个随机性很强的基带噪声n(t)，噪声调频信号的时域表达式为：u(t)=A0cos(2πf0t+2πkfm∫0tn(τ)dτ);]]>式中，A0为噪声调频信号的幅度，f0为载波频率，kfm为调频指数，n(τ)为零均值高斯白噪声；对于不同观测站接收到的n个辐射源发出的混合信号，利用信号的相关性求解时差信息；假设辐射源个数为3个，因此观测站S1、S2收到的信号可以表示为：sig1(t)=u1(t)+u2(t)+u3(t)+n1(t)sig2(t)=u1(t-τ1)+u2(t-τ2)+u3(t-τ3)+n2(t);]]>其中，辐射源T1、T2、T3发射的信号分别为u1(t)、u2(t)、u3(t)τ1、τ2、τ3为同一信号段到达两个观测站的时差n1(t)、n2(t)为不同信道中存在的相互独立的高斯白噪声；τ1、τ2、τ3即为需要估计的到达时间差TDOA，为了求这三个时间差，首先对两个观测站分别采样得到两组信号x1(t)、x2(t)，对两路信号处理后做互相关运算，得到以下方程：R12(τ)=E[x1(t)x2(t+τ)]=Ru1u1(τ-τ1)+Ru2u2(τ-τ2)+Ru3u3(τ-τ3)+Ru1u2(τ-τ2)+Ru2u1(τ-τ1)+Ru1u3(τ-τ3)+Ru3u1(τ-τ1)+Ru2u3(τ-τ3)+Ru3u2(τ-τ2)+Ru1n2(τ)+Ru2n2(τ)+Ru3n2(τ)+Ru1n1(τ-τ1)+Ru2n1(τ-τ2)+Ru3n1(τ-τ3)+Rn1n2(τ);]]>其中，R12(τ)表示两观测站接收到的混合信号的互相关系数，表示两观测站接收到的辐射源1发射的信号的互相关系数，表示两信道中噪声的互相关系数，以此类推；由于不同信号源发射的信号不相关，信号与噪声不相关，噪声与噪声不相关，它们之间进行相关运算的结果为零，因此省略公式中为零的项，得到方程：R12(τ)=Ru1u1(τ-τ1)+Ru2u2(τ-τ2)+Ru3u3(τ-τ3);]]>根据方程可以看出，该方程在τ1、τ2、τ3处存在三个峰值，即可求得信号到达两个观测站的时间差τ1、τ2、τ3；步骤三 利用估计点与观测站之间的位置关系计算出估计点可能发射的信号到达两个观测站的时差将两观测站接收到的信号整体进行采样，在不对混合信号进行分离的前提下进行互相关运算，得到真实目标到达两观测站的时差信息以时差测量误差为门限值，将时差信息进行逐一对比，筛选出真实目标，得到坐标位置；计算出候选点到达两观测站的距离D1n、D2n：D1n=(x^Tn-x1)2+(y^Tn-y1)2+(z^Tn-z1)2D2n=(x^Tn-x2)2+(y^Tn-y2)2+(z^Tn-z2)2;]]>继而求出候选点到达两观测站的时间差：TDOAn=D1n-D2nc;]]>其中c是电磁波传播速度；设时间差测量误差为门限值σt，对每个估计点的时差信息进行判决；若估计点的时差信息满足：TDOAn‑τ1≤σt∪TDOAn‑τ2≤σt∪TDOAn‑τ3≤σt＝1；则该估计点为目标；若估计点的时差信息满足：TDOAn‑τ1≤σt∪TDOAn‑τ2≤σt∪TDOAn‑τ3≤σt＝0；则该估计点为虚假点。