非参数联合估计信号及位置的被动定位方法技术

本发明专利技术公开了一种非参数联合估计信号及位置的被动定位方法；其采用网格搜索的方法从接受机量测中提取出发射信号的样本向量，再对样本向量进行非参数化的处理估计出发射信号，然后利用估计出的信号计算代价函数，从而估计出发射机的位置，有效实现了对微弱发射机的高精度定位，且可适用的发射信号广泛，可以直接应用到现有被动雷达的高精度定位中。

Passive positioning method of nonparametric joint estimation signal and position

Joint estimation of passive location method and position signal of the invention discloses a non parameter; its use grid search method to extract the sample vectors from the receiving signal measurement, the sample vector processing non parametric estimates of the transmitted signal, and then calculate the cost function by using the estimated signal, thus estimation of the emitter position, the effective realization of the high precision positioning of the weak transmitter, transmitting signals and can be used widely, can be directly applied to the high precision positioning of existing passive radar.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于雷达信号处理
，尤其涉及一种非参数联合估计信号及位置的被动定位方法。
技术介绍
近年来，由于日益激烈的电子战，使得在复杂环境下，对微弱目标进行高精度定位受到越来越多的关注。同时，芯片技术的飞速发展，使处理器的数据处理能力得到了极大改善，大数据的处理变得越来越现实。被动定位技术由其诸多优点如隐蔽性、低功耗等，受到了越来越多的关注。被动定位通常采用几个分布较开的雷达基站截获目标发射机的发射信号，相比主动雷达，由于雷达自身不需要发射源发射电磁波，因此被动定位也被称为无源定位。通常的被动定位技术主要针对目标为发射机的情况，也可称之为发射机定位，接收雷达通过处理截获的发射信号对目标实现定位。较为常用的定位方法是时差定位TDOA、到达角定位AOA。它们的基本思路是，首先在各基站接收机中提取出有关目标发射机的到达时间或到达角度，再将这些参数传输给处理中心，通过求解方程式的方法估计出目标位置。这种方法虽然传输的数据量小，计算简单，但是其定位精度低，无法满足高精度定位的需要。文献“Direct Position Determination of Narrowband Radio Frequency Transmitters，IEEE Signal Process.Lett.，vol.11，no.5，pp.513-516，May 2004”提出了一种联合处理各基站接收机观测数据的直接定位方法DPD，该方法没有传统定位方法的参数提取过程，尽可能地保留了目标信息，仿真显示有明显的优势。这种方法考虑了两种情况，一种是目标发射机发射的信号已知，如训练信号或同步信号，我们称这种情况的DPD定位算法为DPD-known算法，由于知道了发射信号的信号波形，因此该方法是理论上最优的定位算法。另一种情况是目标发射的信号完全未知，主要针对非合作的发射机，在电子战中最为常见。由于不知道目标信号的形式，DPD定位方法通过使代价函数特征值最大的方法实现了发射机定位，仿真显示其定位性能仍然优于传统的定位方法，称这种方法为DPD-unknown算法。但是，该方法忽略了发射信号的波形信息，其定位精度受限，不能适应微弱目标的更高精度定位。
技术实现思路
本专利技术的专利技术目的是：为了解决微弱非合作目标发射机精度受限的问题，本专利技术提出了一种高精度的非参数联合估计信号及位置的被动定位方法。本专利技术的技术方案是：一种非参数联合估计信号及位置的被动定位方法，包括以下步骤：A、初始化雷达系统参数，其中系统参数包括接收机个数L、各接收机位置坐标(xl,yl,zl)、l＝1,2,...,L、采样间隔Ts、各接收机通道上的噪声协方差矩阵Rl；B、从各接收机中读取量测并对量测进行采样，得到L个离散的量测向量rl；C、分别划分目标位置的网格搜索区间(xgrid,ygrid,zgrid)，信号发射时间的网格搜索区间tgrid，以及发射信号的长度的网格搜索区间Tgrid；D、选取一个网格点(xgrid,ygrid,zgrid,tgrid,Tgrid)的坐标参数作为发射信号的位置坐标(xgrid,ygrid,zgrid)，发射时间tgrid，发射信号长度Tgrid，计算发射信号s0落在量测信号中对应的起始时间tl,s和终止时间tl,e；E、根据步骤D中得到的起始时间和终止时间计算发射信号s0在每个量测向量rl中对应的区间[nl,s,nl,e]；F、从每个接收机中的量测向量rl中提取第nl,s个元素到第nl,e个元素之间的离散样本点构成发射信号的样本向量s0,l，并计算提取的L个样本向量的功率系数E；G、对步骤F中提取的每个样本向量s0,l进行归一化处理，将归一化处理后的L个样本向量组成矩阵S0′，并计算矩阵S0′的协方差矩阵Σ0；H、计算步骤G中协方差矩阵Σ0的特征值并将L个特征值按大小进行排列，再计算最大特征值对应特征向量ω1及最大特征值的成分系数ε，得到估计的发射信号并计算代价函数值I、判断数据平面上的所有网格点是否已经被遍历；若数据平面上的所有网格点没有被遍历，则返回步骤D；若数据平面上的所有网格点被遍历，则选取最大代价函数值对应的网格点作为估计值，完成被动定位。进一步地，所述步骤D中发射信号s0落在量测信号中对应的起始时间tl,s和终止时间tl,e的计算公式具体为： t l , s = ( x g r i d - x l ) 2 + ( y g r i d - y l ) 2 + ( z g r i d - z l ) 2 c + t g r i d ]]> t l , e = 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种非参数联合估计信号及位置的被动定位方法，其特征在于，包括以下步骤：A、初始化雷达系统参数，其中系统参数包括接收机个数L、各接收机位置坐标(xl,yl,zl)、l＝1,2,...,L、采样间隔Ts、各接收机通道上的噪声协方差矩阵Rl；B、从各接收机中读取量测并对量测进行采样，得到L个离散的量测向量rl；C、分别划分目标位置的网格搜索区间(xgrid,ygrid,zgrid)，信号发射时间的网格搜索区间tgrid，以及发射信号的长度的网格搜索区间Tgrid；D、选取一个网格点(xgrid,ygrid,zgrid,tgrid,Tgrid)的坐标参数作为发射信号的位置坐标(xgrid,ygrid,zgrid)，发射时间tgrid，发射信号长度Tgrid，计算发射信号s0落在量测信号中对应的起始时间tl,s和终止时间tl,e；E、根据步骤D中得到的起始时间和终止时间计算发射信号s0在每个量测向量rl中对应的区间[nl,s,nl,e]；F、从每个接收机中的量测向量rl中提取第nl,s个元素到第nl,e个元素之间的离散样本点构成发射信号的样本向量s0,l，并计算提取的L个样本向量的功率系数E；G、对步骤F中提取的每个样本向量s0,l进行归一化处理，将归一化处理后的L个样本向量组成矩阵S′0，并计算矩阵S′0的协方差矩阵Σ0；H、计算步骤G中协方差矩阵Σ0的特征值并将L个特征值按大小进行排列，再计算最大特征值对应特征向量ω1及最大特征值的成分系数ε，得到估计的发射信号并计算代价函数值I、判断数据平面上的所有网格点是否已经被遍历；若数据平面上的所有网格点没有被遍历，则返回步骤D；若数据平面上的所有网格点被遍历，则选取最大代价函数值对应的网格点作为估计值，完成被动定位。...

【技术特征摘要】
1.一种非参数联合估计信号及位置的被动定位方法，其特征在于，包括以下步骤：A、初始化雷达系统参数，其中系统参数包括接收机个数L、各接收机位置坐标(xl,yl,zl)、l＝1,2,...,L、采样间隔Ts、各接收机通道上的噪声协方差矩阵Rl；B、从各接收机中读取量测并对量测进行采样，得到L个离散的量测向量rl；C、分别划分目标位置的网格搜索区间(xgrid,ygrid,zgrid)，信号发射时间的网格搜索区间tgrid，以及发射信号的长度的网格搜索区间Tgrid；D、选取一个网格点(xgrid,ygrid,zgrid,tgrid,Tgrid)的坐标参数作为发射信号的位置坐标(xgrid,ygrid,zgrid)，发射时间tgrid，发射信号长度Tgrid，计算发射信号s0落在量测信号中对应的起始时间tl,s和终止时间tl,e；E、根据步骤D中得到的起始时间和终止时间计算发射信号s0在每个量测向量rl中对应的区间[nl,s,nl,e]；F、从每个接收机中的量测向量rl中提取第nl,s个元素到第nl,e个元素之间的离散样本点构成发射信号的样本向量s0,l，并计算提取的L个样本向量的功率系数E；G、对步骤F中提取的每个样本向量s0,l进行归一化处理，将归一化处理后的L个样本向量组成矩阵S′0，并计算矩阵S′0的协方差矩阵Σ0；H、计算步骤G中协方差矩阵Σ0的特征值并将L个特征值按大小进行排列，再计算最大特征值对应特征向量ω1及最大特征值的成分系数ε，得到估计的发射信号并计算代价函数值I、判断数据平面上的所有网格点是否已经被遍历；若数据平面上的所有网格点没有被遍历，则返回步骤D；若数据平面上的所有网格点被遍历，则选取最大代价函数值对应的网格点作为估计值，完成被动定位。2.如权利要求1所述的非参数联合估计信号及位置的被动定位方法，其特征在于，所述步骤D中发射信号s0落在量测信号中对应的起始时间tl,s和终止时间tl,e的计算公式具体为： t l , s = ( x g r i d - x l ) 2 + ( y g r i d - y l ) 2 + ( z g r i d - z l ) 2 c + t g r i d ]]> t l , e = ( x g r i d - x ...

【专利技术属性】
技术研发人员：易伟，谌振华，王佰录，姜萌，孔令讲，杨晓波，崔国龙，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51