基于合成孔径天线阵列的雷达信号被动定位方法

摘要

本发明公开了一种基于合成孔径天线阵列的雷达信号被动定位方法，针对利用小型飞行器实现待定位雷达目标的精确定位的迫切需求，将在不同时间位于不同飞行位置的同一接收机虚拟视为合成孔径天线阵元，给出待定位雷达目标的信号虚拟到达时间差精确估计方法。其实现过程是：(1)系统初始化；(2)两台飞行器分别离散化采样接收待定位雷达的信号；(3)确两台飞行器分别确定虚拟到达时间差；(4)确定待定位雷达位置。本发明可实现利用小型飞行器的雷达目标定位，且具有相对较高且稳定的定位性能，具有较好的实用价值。

主权项

一种基于合成孔径天线阵列的雷达信号被动定位方法，包括如下步骤：(1)系统初始化：(1a)测量得到待定位雷达天线旋转角度速度及旋转角度周期；(1b)按照T＝Π/Ω公式，计算待定位雷达天线的旋转时间周期，其中T表示待定位雷达天线的旋转时间周期，Π表示待定位雷达天线的旋转角度周期，Ω表示待定位雷达天线的旋转角度速度；(1c)实时记录两台飞行器所处位置；(2)对待定位雷达脉冲波形的复基带信号进行离散化：(2a)分别获得两台飞行器接收待定位雷达脉冲波形的复基带信号；(2b)对两台飞行器接收的待定位雷达脉冲波形的复基带信号，分别以采样速率进行离散化采样；(3)确定虚拟到达时间差：(3a)利用麦克劳林展开级数拟合法，拟合待定位雷达天线主瓣增益方向性；(3b)利用最大值查找法，估计第1个飞行器进入待定位雷达天线主瓣的第i个扫描周期增益方向性中心的对应时间，经过可调可预设飞行时间间隔后，估计第1个飞行器进入待定位雷达天线主瓣的第j个扫描周期的增益方向性中心的对应时间，估计第2个飞行器进入待定位雷达天线主瓣的第l个扫描周期增益方向性中心的对应时间，经过可调可预设飞行时间间隔后，估计第2个飞行器进入待定位雷达天线主瓣的第m个扫描周期的增益方向性中心的对应时间；(3c)按照下式，计算虚拟到达时间差：$\left\{\begin{array}{c}{\Psi }_{i,j}={\hat{t}}_{j,max}-{\hat{t}}_{i,max}\\ {\Psi }_{l,m}={\hat{t}}_{m,max}-{\hat{t}}_{l,max}\end{array}\right.$其中，Ψ_i,j表示第1个飞行器的虚拟到达时间差，表示待定位雷达天线主瓣的第i个扫描周期的增益方向性中心对应时间的估计值，表示待定位雷达天线主瓣的第j个扫描周期的增益方向性中心对应时间的估计值，Ψ_l,m表示第2个飞行器的虚拟到达时间差，表示待定位雷达天线主瓣的第l个扫描周期的增益方向性中心对应时间的估计值，表示待定位雷达天线主瓣的第m个扫描周期的增益方向性中心对应时间的估计值；(4)对待定位雷达的位置进行估计：(4a)按照下式，初步计算待定位雷达位置的经度、纬度；$\left\{\begin{array}{c}{x}_o^2+y_o^2+A_{i,j}{x}_o+B_{i,j}{y}_o+{\Theta }_{i,j}=0\\ x_o^2+y_o^2+A_{l,m}{x}_o+B_{l,m}{y}_o+{\Theta }_{l,m}=0\end{array}\right.$其中，x_o表示待定位雷达位置的经度，y_o表示待定位雷达位置的纬度，A_i,j表示第1个飞行器所构建待定位雷达位置的非线性方程中待定位雷达位置经度的系数矢量，A_l,m表示第2个飞行器所构建待定位雷达位置的非线性方程中待定位雷达位置经度的系数矢量，Β_i,j表示第1个飞行器所构建待定位雷达位置的非线性方程中待定位雷达位置纬度的系数矢量，Β_l,m表示第2个飞行器所构建待定位雷达位置的非线性方程中待定位雷达位置纬度的系数矢量，Θ_i,j表示第1个飞行器所构建待定位雷达位置的非线性方程中，仅与第1个飞行器位置有关而与待定位雷达位置无关的系数矢量，Θ_l,m表示第2个飞行器所构建待定位雷达位置的非线性方程中，仅与第2个飞行器位置有关而与待定位雷达位置无关的系数矢量；(4b)确定待定位雷达的位置估计结果：对待定位雷达进行第二次定位，根据两次定位结果的收敛于待定位雷达的真实位置，确定待定位雷达的位置估计结果。