CN112560295A - 一种用于被动合成孔径定位的卫星等效速度计算方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于被动合成孔径定位的卫星等效速度计算方法,包括如下步骤:步骤一、对接收机接收到的零中频信号进行被动合成孔径处理,得到信号的方位向时刻和调频率;步骤二、通过卫星GPS接收机得到被动合成孔径起始和终止时刻的卫星位置坐标和速度矢量;通过基于凸优化的双曲斜距拟合拟合方法,实现对等效速度的精确估计,校正了原始模型中地球曲率和轨道弯曲对距离向定位的误差,实现了距离向的精确估计。
Description
技术领域
本发明涉及辐射源定位领域,特别是涉及一种用于被动合成孔径定位的卫星等效速度计算方法。
背景技术
被动合成孔径定位中,将辐射源目标相对于卫星的位置化为方位向和距离向参数。在方位向上,通过脉冲压缩在合成孔径时间内,卫星合成了一个长达数千米的虚拟天线孔径,合成后的极窄波束实现了辐射源方位向的定位估计;在距离向上,其距离与卫星等效速度的平方成正比与调频率成反比,实现了对距离向的定位估计。
然而距离向上的估计受卫星等效速度的影响,因此如何实现对卫星等效速度的精确估计是被动合成孔径定位中的关键。
发明内容
本发明的目的是为了解决被动合成孔径定位中无法实现距离向的精确估计的问题。通过基于凸优化的双曲斜距拟合拟合方法,实现对等效速度的精确估计,校正了原始模型中地球曲率和轨道弯曲对距离向定位的误差,实现了距离向的精确估计。
本发明的技术方案包括如下步骤:
一种用于被动合成孔径定位的卫星等效速度计算方法,包括以下步骤:
步骤一:对接收机接收到的零中频信号进行被动合成孔径处理,得到信号的方位向时刻和调频率;
步骤三:给定的距离向距离的初始值,通过被动合成孔径起始时刻的卫星位
置做垂直于卫星运行轨迹的垂面,以被动合成孔径起始时刻的卫星位置为圆心且
为半径做球面,以地心为原点做地球的椭球面,面、面和面的交点为起
始时刻辐射源的等效投影位置;
步骤四:通过被动合成孔径终止时刻的卫星位置做垂直于卫星运行轨迹的垂面,以被动合成孔径终止时刻的卫星位置为圆心且为半径做球面,以地心为原点做
地球的椭球面,面、面和面的交点为终止时刻辐射源的等效投影位置;
步骤七:建立罚函数判断估计的距离向距离与给定的距离向距离的差值
的公式,判断差值是否最小,若是,则此时对应卫星的等效速度和给定的距离向距离
为最优解;若否,则重新给定的距离向距离,直到使估计的距离向距离与给定的距离
向距离的差值最小。
优选地,步骤一的调频率计算公式为:
优选地,步骤四得到的方程组为:
其中,通过卫星GPS接收机得到被动合成孔径起始时刻和终止时刻对应的卫星位置坐标和,面、面和面的
交点为终止时刻辐射源的等效投影位置,面、面和面存在两个交
点A和A’,A为起始时刻辐射源的等效投影位置,A’为另一个虚等效投影点,
且该点可以通过先验信息进行排除。
优选地,步骤七的计算公式为:
其中,为估计的距离向距离、为给定的距离向距离,通过卫星GPS接收机得
到被动合成孔径起始时刻和终止时刻对应的卫星位置坐标和,面、面和面的交点为终止时刻辐射源的等效投影
位置,面、面和面存在两个交点A和A’,A为起始时刻辐射源的等效
投影位置,A’为另一个虚等效投影点,且该点可以通过先验信息进行排除,K
为调频率,c为光速。
有益效果
1.本发明通过双曲斜距拟合的方法计算等效速度,校正了被动合成孔径模型下,地球曲率和轨道弯曲对距离向距离估计产生的误差,提高了定位精度。
2.本发明通过凸优化的方法求解非线性方程组,给定距离向距离并建立罚函数,实现了对等效速度和距离向距离的求解。
附图说明
图1为本发明卫星的双曲斜距几何模型。
图2为本发明的处理流程图。
图3为本发明调频率-方位向时间图。
图4为本发明起始时刻辐射源的等效投影位置图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明技术方案进行解释。
下面对本发明的具体实施方式进行描述,以便于本技术领域的技术人员理解本发明,但应该清楚,本发明不限于具体实施方式的范围,对本技术领域的普通技术人员来讲,只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内,这些变化是显而易见的,一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
针对单星无源定位技术,受轨道和地表曲率的影响,卫星的实际速度和辐射源等效投影在地表的速度并不一致。根据毕达哥拉斯定理,卫星到辐射源目标的距离由如下双曲模型方程给出,其中双曲斜距几何模型关系如图1所示,处理流程图如图2所示
其中,为卫星的等效速度,其数值介于卫星的实际速度和辐射源等效投影
在地表的速度之间。在图1中,从C到D为卫星的飞行轨迹,从A到B为辐射源在地表上的等
效投影,在较短的时间内可认为CA与DB的距离相等,为给定的距离向距离。穿过C点和A
点做出两条切线,在保证CB长度不变的前提下,将矢量CB向外拉伸,使逐渐增大至与穿
过A点的切线相交,即可从弯曲模型中抽取出一个直线模型,其中。
7)建立罚函数判断估计的距离,判断向距离与给定的距离向距离的差
值是否最小,若是,则此时对应的等效速度和给定的距离向距离为最优解,若否,则
重新给定的距离向距离,直到使估计的距离向距离与给定的距离向距离的差值
最小。其计算公式为:
下面结合具体信号实例对本发明做详细说明:
在本仿真实验中,本实例中辐射源的位置为经度114度维度38度,发射信号的频率
f0为7GHz,卫星过顶的时间中接收到了来自地面辐射源100s的数据,星载接收机的轨道高
度h为560km,给定的距离向距离为706.3km,卫星的实际速度为7228m/s,合成孔径
时间T为1s,辐射源方位向时间位置tp为52.446s。
对接收信号做被动合成孔径处理,得到其方位向时间tp为52.446s和调频率K为
1573.9Hz/s,其调频率-方位向时间处理效果图,如图3所示,峰值点所在位置对应调频率和
方位向时刻。卫星GPS接收机得到被动合成孔径起始时刻和终止时刻对应的
卫星位置坐标为C(-2016548, 4804512, 4575581)和D(-2022126, 4800329, 4577489)点
和对应的速度矢量(-5579.2, -4180.2, 1911.6)和(-5577.4, -4185, 1906.1),建立方程
组
其中,地球参数长轴半径为6378137,偏心率为1/298.257223563,光速c为299792458m/s。给定的距离向距离的范围是600km~800km,搜索步进为10m,最终得到辐射源在地表上的等效投影为A(-2077690, 4580997, 3908370)B(-2082777, 4577192,3910107.366),等效速度为6899.86m/s,求得给定的距离向距离为706246m,与实际的距离向距离的误差为54m。
Claims (6)
1.一种用于被动合成孔径定位的卫星等效速度计算方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤一:对接收机接收到的零中频信号进行被动合成孔径处理,得到信号的方位向时刻和调频率;
步骤三:给定的距离向距离的初始值,通过被动合成孔径起始时刻的卫星位置做
垂直于卫星运行轨迹的垂面,以被动合成孔径起始时刻的卫星位置为圆心且以为
半径做球面,以地心为原点做地球的椭球面,面、面和面的交点为起始
时刻辐射源的等效投影位置;
步骤四:通过被动合成孔径终止时刻的卫星位置做垂直于卫星运行轨迹的垂面,以
被动合成孔径终止时刻的卫星位置为圆心且为半径做球面,以地心为原点做地球
的椭球面,面、面和面的交点为终止时刻辐射源的等效投影位置;
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN115201803A (zh) * | 2022-07-13 | 2022-10-18 | 北京理工大学 | 一种基于卫星过顶时刻测量的无源定位方法及系统 |
CN115877318A (zh) * | 2022-12-07 | 2023-03-31 | 北京理工大学 | 一种基于多孔径交叉定位的辐射源定位方法 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6747593B1 (en) * | 2003-06-26 | 2004-06-08 | Raytheon Company | Generalized clutter tuning for bistatic radar systems |
US20140285371A1 (en) * | 2013-03-20 | 2014-09-25 | Raytheon Company | Bistatic inverse synthetic aperture radar imaging |
CN104749570A (zh) * | 2015-04-01 | 2015-07-01 | 电子科技大学 | 一种移不变机载双基合成孔径雷达目标定位方法 |
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2021
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Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6747593B1 (en) * | 2003-06-26 | 2004-06-08 | Raytheon Company | Generalized clutter tuning for bistatic radar systems |
US20140285371A1 (en) * | 2013-03-20 | 2014-09-25 | Raytheon Company | Bistatic inverse synthetic aperture radar imaging |
CN104749570A (zh) * | 2015-04-01 | 2015-07-01 | 电子科技大学 | 一种移不变机载双基合成孔径雷达目标定位方法 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
张莉婷 等: "基于被动合成孔径的单星无源高精度定位方法", 《航天电子对抗》 * |
朱建丰 等: "基于合成孔径阵列的雷达辐射源被动定位技术研究", 《电子学报》 * |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN115201803A (zh) * | 2022-07-13 | 2022-10-18 | 北京理工大学 | 一种基于卫星过顶时刻测量的无源定位方法及系统 |
CN115201803B (zh) * | 2022-07-13 | 2024-04-16 | 北京理工大学 | 一种基于卫星过顶时刻测量的无源定位方法及系统 |
CN115877318A (zh) * | 2022-12-07 | 2023-03-31 | 北京理工大学 | 一种基于多孔径交叉定位的辐射源定位方法 |
CN115877318B (zh) * | 2022-12-07 | 2024-04-16 | 北京理工大学 | 一种基于多孔径交叉定位的辐射源定位方法 |
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