方位角先验条件下基于稀布线阵的测距无源定位方法

摘要

本发明提供一种方位角先验条件下基于稀布线阵的测距无源定位方法，结合无源定位多站体制和单站体制各自的特点，通过在空间小范围内以稀疏线阵的形式布设观测站的基础上，利用观测站接收数据相位信息，实现一近场辐射源测距定位。通过对观测数据相位信息的结构作细致的分析的基础上，利用先验方位角信息对观测数据相位信息中存在相位模糊的部分进行相位补偿，利用观测数据相位信息中无相位模糊的部分建立阵列信号模型，基于MUSIC算法完成近场辐射源距离的估计。

主权项

方位角先验条件下基于稀布线阵的测距无源定位方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1.将M个观测站设置在小范围内的一条直线上，选择一个观测站为第0号观测站，其它观测点与第0号观测站的距离d_m满足其中，M为系统中观测站总数，M≥2，m为观测站编号m＝0,...,M‑1，λ为辐射源工作波长，θ为辐射源方位到达角，R₀表示辐射源到第0号观测站的距离；步骤2.将M个观测站接收观测数据，计算得到辐射源方位到达角的估计值θ，生成观测数据矩阵x(t)，x(t)＝a(θ,R₀)s(t)+n(t),t＝1,2,...,N；其中，t为采样时刻，t＝1,2,...,N，N为采样总长度，s(t)观测站接收的信号向量，n(t)为高斯白噪声向量，a(θ,R₀)为辐射源阵列流形矢量，$a(\theta ,R_0)={[1,e^{-j2\pi d_1\sin \theta /\lambda +\mathrm{j\pi }{\left(d_1\cos \theta \right)}^2/\left(\lambda R_0\right)},...,e^{{-j2\mathrm{\pi d}}_{M-1}\sin \theta /\lambda +\mathrm{j\pi }{\left(d_{M-1}\cos \theta \right)}^2/\left(\lambda R_0\right)}]}^T,$(·)^T为矩阵转置运算；步骤3.利用计算辐射源方位到达角的先验信息θ确定Φ，diag表示对角矩阵，将相位补偿矩阵Φ左乘到观测数据矩阵x(t)完成相位补偿；步骤4.求相位补偿所得数据矩阵的自协方差矩阵将自协方差矩阵进行矩阵特征值分解，在分解得到的特征值所对应的特征向量矩阵中删除最大特征值所对应的特征向量后得到噪声子空间矩阵G，利用噪声子空间矩阵G进行MUSIC谱峰搜索，从而获得准则函数峰值所对应的辐射源到第0号观测站的距离R₀为近场辐射源距离估计值；MUSIC谱峰搜索所用准则函数P_MUSIC(R₀)为：P_MUSIC(R₀)＝1/||G^HΦa(θ,R₀)||²，其中，||·||²为2‑范数的平方。