CN113484855B - 一种外辐射源的单站定位方法 - Google Patents

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    • G01S13/02—Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
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Abstract

本发明属于雷达定位技术领域，具体涉及一种外辐射源的单站定位方法。本发明首先采用单个接收站接收外辐射源直达波和目标反射波信号，确定反射外辐射源信号的目标位置坐标、外辐射源直达波来波方向估计、目标的反射波到达时间与外辐射源的直达波到达时间之间的时差估计，然后由目标位置坐标和时差估计，确定外辐射源到目标的距离与外辐射源到单站之间的距离之差，接着由外辐射源的直达波信号来波方向的估计、外辐射源到目标的距离与外辐射源到单站之间的距离之差、时差估计，确定外辐射源与单站之间的距离估计，进而确定外辐射源的横坐标估计和纵坐标估计。

Description

一种外辐射源的单站定位方法
技术领域
本发明属于雷达定位技术领域，具体涉及一种外辐射源的单站定位方法。
背景技术
以外部环境中已经存在的辐射源(简称外辐射源)信号作为非合作的雷达发射信号，通过设置一个接收站接收外辐射源的直达波信号和目标的反射信号，利用目标的反射信号来波方向测量、目标的反射信号与外辐射源直达波信号的时差测量等参数，可以探测、定位和跟踪目标。这种基于外辐射源的被动雷达技术与传统的有源雷达技术、无源电子侦察监视技术不同，既具有隐蔽探测目标的优点，又具有单站目标探测的优点，因此，近年来受到越来越多的重视。在实际应用场景中，接收站接收到外辐射源信号时，对应的外辐射源位置往往是未知的或者是随时间变化的，导致这种基于外辐射源的被动雷达技术虽然仍可以探测目标，但是难以定位和跟踪目标。
尽管无源电子侦察监视技术可以利用多个接收站对外辐射源信号进行测向交叉定位或时差双曲交叉定位，但是这类无源电子侦察监视技术需要多个接收站之间的协同，增加了对外辐射源定位的系统复杂性和成本。
发明内容
本发明所要解决的问题就是针对基于外辐射源的被动雷达应用场景，在采用单个接收站接收外辐射源直达波和目标反射波信号的情况下，如何利用外辐射源直达波来波方向估计、目标的反射波到达时间与外辐射源的直达波到达时间之间的时差估计以及目标位置，实现确定外辐射源位置的目的。
本发明的技术方案如下：
一种外辐射源的单站定位方法，首先获取反射外辐射源信号的目标的位置坐标，并采用单个接收站接收外辐射源直达波和目标反射波信号，确定反射外辐射源信号的目标位置坐标、外辐射源直达波来波方向估计、目标的反射波到达时间与外辐射源的直达波到达时间之间的时差估计，然后由目标位置坐标和时差估计，确定外辐射源到目标的距离与外辐射源到单站之间的距离之差，接着由外辐射源的直达波信号来波方向的估计、外辐射源到目标的距离与外辐射源到单站之间的距离之差、时差估计，确定外辐射源与单站之间的距离估计，进而确定外辐射源的横坐标估计和纵坐标估计。
本发明具体包括以下步骤：
S1、设置单个接收站(简称单站)位于坐标原点，确定反射外辐射源信号的目标的位置坐标为(x1,y1)，确定外辐射源的直达波来波方向估计为
Figure BDA0003173461180000021
反射外辐射源信号的目标反射波到达时间比外辐射源的直达波到达时间晚，确定目标的反射信号到达时间与外辐射源的直达波信号到达时间之间的时差为
Figure BDA0003173461180000022
S2、由目标位置坐标(x1,y1)和时差估计
Figure BDA0003173461180000023
确定外辐射源到目标的距离与外辐射源到单站之间的距离之差，为：
Figure BDA0003173461180000024
其中，c为光速；
S3、由外辐射源的直达波信号来波方向的估计
Figure BDA0003173461180000025
外辐射源到目标的距离与外辐射源到单站之间的距离之差d、时差估计
Figure BDA0003173461180000026
确定外辐射源与单站之间的距离估计为：
Figure BDA0003173461180000027
S4、由外辐射源与单站之间的距离
Figure BDA0003173461180000028
和外辐射源的直达波信号来波方向的估计
Figure BDA0003173461180000029
确定外辐射源的横坐标估计为：
Figure BDA00031734611800000210
外辐射源的纵坐标估计为：
Figure BDA00031734611800000211
本发明的有益效果为，使用本发明提出的一种外辐射源的单站定位方法，针对基于外辐射源的被动雷达应用场景，利用目标位置、外辐射源直达波来波方向估计、与目标反射波的到达时差估计，即可实现确定外辐射源位置的目的。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的实用性进行分析。
实施例
在本例中，单个接收站位于坐标原点；外辐射源坐标的实际值为(1950.2，2034.4)米；反射外辐射源信号的目标的位置坐标为(-561.3，2381.6)米；外辐射源的直达波来波方向实际值为46.21度，外辐射源的直达波来波方向估计为46.53度，误差为0.32度；目标的反射信号到达时间与外辐射源的直达波信号到达时间之间的时差实际值为7213.1纳秒，估计值为7244.4纳秒，误差为31.286纳秒。
本发明方法利用反射外辐射源信号的目标的位置坐标、外辐射源的直达波来波方向估计、目标的反射信号到达时间与外辐射源的直达波信号到达时间之间的时差估计，确定的外辐射源坐标估计为(1902.8，2007.2)米。可见，本发明方法对外辐射源的定位误差为(-47.4，-27.2)米，相对定位误差(定位误差的Frobenius范数除以外辐射源与接收站之间的距离)为1.94％，实现了对外辐射源定位的目的。

Claims (1)

1.一种外辐射源的单站定位方法，将单个接收站设置在坐标原点，接收站同时接收外辐射源直达波信号以及目标反射外辐射源产生的目标反射波信号，其特征在于，定位方法包括以下步骤：
S1、获取反射外辐射源信号的目标的位置坐标为(x1,y1)，并通过单个接收站接收的信号，获取外辐射源的直达波来波方向估计为
Figure FDA0003173461170000011
目标的反射信号到达时间与外辐射源的直达波信号到达时间之间的时差估计为
Figure FDA0003173461170000012
S2、由目标位置坐标(x1,y1)和时差估计
Figure FDA0003173461170000013
获取外辐射源到目标的距离与外辐射源到接收站之间的距离之差，为：
Figure FDA0003173461170000014
其中，c为光速；
S3、由外辐射源的直达波信号来波方向的估计
Figure FDA0003173461170000015
外辐射源到目标的距离与外辐射源到单站之间的距离之差d、时差估计
Figure FDA0003173461170000016
获得外辐射源与单站之间的距离估计为：
Figure FDA0003173461170000017
S4、由外辐射源与单站之间的距离
Figure FDA0003173461170000018
和外辐射源的直达波信号来波方向的估计
Figure FDA0003173461170000019
获得外辐射源的横坐标估计为：
Figure FDA00031734611700000110
外辐射源的纵坐标估计为：
Figure FDA00031734611700000111
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