一种基于多普勒频移的被动式移动目标定位方法

摘要

本发明提供了一种基于多普勒频移的被动式移动目标定位方法，具体按照以下步骤进行：步骤一，场景设置；步骤二，定位信号的产生；步骤三，定位信号接收与定位角度的确定；步骤四，根据三个信标保存的子信道序号，确定信标对应的定向天线的角度信息，从而确定移动目标的位置。该方法能够仅根据目标移动对信标发送频率的多普勒影响，来确定目标相对于对于三个信标方向，在被动式定位场景中完成单个移动目标的定位，同时使用较少的定位设备以及与定位时间成本，同时提高了对于移动被动式目标定位的效果。

主权项

一种基于多普勒频移的被动式移动目标定位方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，场景设置：步骤S11：在一个无遮挡的待测区域中设置，待测区域内除了定位目标以外均为静止物体；待测区域由多个正方形的定位单元组成，每个定位单元中设置有三个已知位置的信标，在水平方向上，每两个相邻的定位单元有一个信标是共用的，在竖直方向上的定位单元之间没有共用信标；每个定位单元中的三个信标依次记为信标X、信标A、信标Y，三个信标间距d相等，每个信标含有个定向天线，N表示子信道数量；待测区域中的每个定位单元的定位步骤完全相同，每个定位单元中的信标与其相邻的定位单元中的信标工作在不同频率或工作在不同时刻；以下步骤为单个定位单元的定位步骤；步骤二，定位信号的产生：步骤S21：待测区域中的所有信标均基于FMT传输协议发送信号；该定位单元中的每个信标周期性产生一组固定的符号；对每组符号进行IFFT变换为一组共N个调制符号，IFFT变换的具体计算如下式所示：$x_n=\underset{k=0}{\overset{N-1}{\Sigma }}{X}_k{e}^{i\frac{2\pi }{N}kn},n=0,...,N-1$式中：N表示子信道数量；k表示序列数；n表示调制符号序列数；X_k表示第k个子信道中调制比特；x_n表示FMT信号在时域调制符号；e表示自然对数的底数；i表示‑1的平方根；步骤S22：每个信标将产生的每组x_n均按照如下方式向定位单元发送：每个调制符号对应一个子信道，从每组x_n的第0个到第N‑1个调制符号对应的子信道依次两两分段，共得到段，将每段通过一个定向天线发送，共使用个定向天线；步骤三，定位信号接收与定位角度的确定：步骤S31：三个信标实时接收信号，且仅接收如下式所示的时间以内的信号，如果接收到有信号，则保存，执行步骤S32；否则，对于未接收到的子信道，将步骤S22中每个信标发送的相应子信道补偿到接收信号中，并执行步骤S32；$T_k=\frac{2l_k}{c}$式中：T_k表示每个子信道的接收时间，单位：秒；l_k表示第k个子信道在一个定位单元内能够达到的最远距离，单位：米；c表示光速；步骤S32：当每个信标保存的信号达到两组时，则该信标通过下式对接收的信号进行2FFT变换：$X_k=\underset{n=0}{\overset{N-1}{\Sigma }}{x}_n{e}^{-i\frac{2\pi }{2N}kn}(1+e^{-i\pi k}),k=0,...,N-1$式中：N表示子信道数量；k表示序列数；n表示调制符号序列数；X_k表示第k个子信道中调制比特；x_n表示FMT信号在时域调制符号；e表示自然对数的底数；i表示‑1的平方根；步骤S33：三个信标分别检测多普勒频移，并保存发生多普勒频移的子信道序号；否则三个均未检测到多普勒频移认为此时不存在目标，并执行步骤S32；步骤四，根据三个信标保存的子信道序号，确定信标对应的定向天线的角度信息，从而确定移动目标的位置。