長基線時差定位系統中高重頻信號解定位模糊方法
2023-05-02 08:43:11 1
長基線時差定位系統中高重頻信號解定位模糊方法
【專利摘要】本發明為一種利用運動輻射源目標的徑向偏移與脈衝到達時間的微量調製的一致性解高重頻信號定位模糊的實現方法，本發明能夠較好地區分高重頻目標的虛假定位點，在較短時間內實現對目標解時差模糊。本發明根據徑向偏移與脈衝到達時間的微量調製的一致性設計了具體的實現框架，完成去模糊處理的預處理、點跡關聯、徑向偏移量計算、定位去模糊幾個關鍵步驟的處理。本發明在測時誤差小於30ns情況下，只要目標具有一定的徑向速度即可區分由高重頻脈衝配對錯誤引起的虛假定位航跡，並具備較小的計算時間複雜度。
【專利說明】長基線時差定位系統中高重頻信號解定位模糊方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種去高重頻信號定位模糊的實現方法，尤其涉及模糊處理的預處理、點跡關聯、徑向偏移量計算、定位去模糊關鍵算法。
【背景技術】
[0002]時差定位是利用同一輻射源信號到達分布多站的時間差形成雙曲線(面)進行定位的一種無源定位技術。長基線時差定位由於其定位精度高、定位算法簡單，在工程實現中得到廣泛的應用。但是，長基線時差系統存在著固有的時差定位模糊問題。一方面是由於雙曲線(面)交叉定位方程的多解問題；另一方面是脈衝配對模糊問題，尤其當輻射源信號為高重頻信號時，造成的模糊配對問題更為嚴重。
[0003]雙曲線(面)交叉定位方程的多解問題可以利用已知的先驗信息和布站情況進行排除，或者利用輻射源位置不能跳變來剔除虛假定位點，從而得到較好的解決。對於高重頻信號解定位模糊問題，目前主要方法有:1)利用虛假定位點的發散特性，進行多次定位去除虛假定位點。如依據真實目標位置數據在短的測量時間內不可能突變，每隔一定時間利用定位點的均方差變化對定位點的發散程度進行檢測，將發散情況明顯的定位點逐一去除，直至最後一個，則為真實定位點。2)時差與測向結合解高重頻信號定位模糊，如通過對空域進行劃分，增加主站測向以區分目標所處空域，根據不同空域具有不同的脈衝到達順序去除一部分虛假時差配對來解定位模糊；3)利用運動目標的都卜勒信息去除時差定位模糊。如針對目標勻速運動模型提出脈衝間隔增量解時差定位模糊的方法，依據目標運動引起的到達脈衝時間間隔的微小增量，解出目標的位移矢量，以區分虛假定位點。
[0004]上述方法從一定程度上解決了時差定位模糊問題，但對高重頻信號解定位模糊仍然存在一些需要解決的問題:1)多次定位方法計算量大，需要多組位置數據，所需定位時間長，且對於不具備發散特性的虛假定位點不能較好地進行區分；2)主站增加輔助測向的方法解決高重頻定位模糊問題的方法可以去除部分模糊，但由於測向天線波瓣寬度在寬帶難以做到很窄，副瓣難以做到很低，會導致部分額外的虛假目標，並且由於測向天線的掃描，降低了和時差天線同時截獲目標信號的概率，增加了去模糊的難度，同時，對於虛假定位點和目標位置在同一方位的情況，受精度所限不能完全分辨出虛假定位點；3)都卜勒頻差定位解算需要多次迭代，沒有解析解，時差聯合都卜勒頻差定位算法存在較高的計算複雜度。
【發明內容】
[0005]本發明為解決高重頻信號的定位模糊問題，通過設計去模糊處理流程圖實現框架，去模糊處理的預處理、點跡關聯、徑向偏移量計算、定位去模糊算法，可有效地解決長基線時差定位系統中聞重頻/[目號解定位模糊問題，在較短時間內實現對目標解時差模糊。
[0006]本發明為解決其技術問題所採用的技術解決方案為:對觀測目標觀測一段，對其脈衝進行配對，時差定位得到相應定位點跡，根據定位誤差，設定閾值，閾值內的點跡認定為目標的同一位置點，對閾值內的點進行平均求質心；點跡關聯，得到目標的各種定位航跡；對每條航跡分別求徑向偏移，並對其進行3點平滑；測量主站到達時間(TOA) —次差；進行下一次徑向偏移與脈衝到達時間的微量調製比對，符合相關規律的確認為可能航跡，若有多個可能航跡，加入下一時刻數據，並進行下一次徑向偏於與脈衝到達時間的微量調製比對，直到最終只剩下一條真實航跡，並對每次比對不滿足條件的航跡予以剔除。
[0007]本發明與現有技術方法相比，具有較強的解時差定位模糊能力。當目標徑向速度較大時，算法展示出較好的解時差定位模糊性能，有效區分由高重頻脈衝配對錯誤引起的虛假定位航跡，達到很高的去除虛假成功率，並具備較小的計算時間複雜度。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0008]附圖1為長基線時差定位系統中高重頻信號解定位模糊的模型和關鍵算法步驟的示意圖。
【具體實施方式】
[0009]以下結合附圖1 一種去高重頻信號定位模糊的實現方法【具體實施方式】。
[0010](I)預處理:觀測目標一段時間(優選值10ms)，探測到目標重複周期信息(PRI)，對時差窗內的脈衝進行配對，得到相應定位點跡，根據定位誤差S，設定閾值M=k S，閾值內的點跡認定為目標的同一位置點，對閾值內的點進行平均求質心；
(2)點跡關聯:依據系統對觀測對象的觀測時間間隔T，取關聯門限為Zt= VfflaxXT (Vfflax優選值為800m/s)，對於關 聯門限內的目標進行相互關聯，形成同一航跡，重複(I)、(2)得到目標的各種定位航跡；
(3)徑向偏移平滑:對每條航跡分別求徑向偏移Lrki=rk1- r (k_0i，並對其進行3點
平滑
【權利要求】
1.一種長基線時差定位系統高重頻信號解定位模糊方法，其特徵為:對時差定位系統接收到的點跡進行凝聚與關聯，獲取定位航跡，並在此基礎上對目標航跡的徑向偏移量進行3點平滑，並與脈衝到達時間的微量調製進行比對，可實現高重頻信號解時差定位模糊，可有效區分由高重頻脈衝配對錯誤引起的虛假定位航跡，達到很高的去除虛假成功率，並具備較小的計算時間複雜度。
2.一種徑向偏移與脈衝到達時間的微量調製比對方法，其特徵為:利用運動目標的運動特徵形成的脈衝時間增量調製信息，計算目標相對於接收站的調製增量，並對關聯航跡的徑向距離差進行三點平滑後進行比對，實現虛假航跡的甄別，可較好地實現真實目標航跡的確認和虛假航跡的剔除。
【文檔編號】G01S5/00GK103592620SQ201310584669
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年11月20日 優先權日:2013年11月20日
【發明者】胡進, 班書生, 臧勤 申請人:中國船舶重工集團公司第七二四研究所