一种基于多视处理的被动合成孔径辐射源定位方法

技术领域

本发明涉及辐射源定位技术，具体涉及一种基于多视处理的被动合成孔径辐射源定位方法。

背景技术

辐射源位置是电磁辐射源的重要特征信息，且具有相对稳定的状态，不仅与战场态势、任务规划和作战行动的关系非常密切，也是不同辐射源相互区分的重要依据。传统辐射源定位方法主要包括以下几类：测频定位，侧向定位和时差定位。但存在高覆盖域、高精度和高灵敏度无法兼顾的问题。针对该问题，研究学者提出被动合成孔径定位方法。被动合成孔径定位方法通过方位向的匹配滤波实现辐射源目标高精度、高灵敏度定位。但存在较长合成孔径时间内，线性调频匹配滤波器不再适用的问题，且合成孔径时长较长时，方位向带宽大，处理信号时间长，定位效率低。

发明内容

本发明的目的是：解决长合成孔径时长内，线性匹配滤波器不再适用且定位效率低的问题。

本发明为解决上述技术问题采取的方案是：

一种基于多视处理的被动合成孔径辐射源定位方法，包括以下步骤：

步骤101：仪器读取/仿真生成雷达接收的辐射源目标信号，对接收信号下变频、去调制得到辐射源目标的多普勒信号；

步骤102：针对确定的定位区域，根据多普勒中心频率、调频率与斜视角的关系，设计不同斜视角下的匹配滤波器，得到不同斜视角下的辐射源定位图像；

步骤103：将不同斜视角下的辐射源定位图像进行非相干累加得到该定位区域的辐射源定位图像，通过对不同区域的辐射源定位图像进行拼接得到高覆盖定位图像。

所述步骤101的具体过程为：

设置辐射源相关参数，具体包括：各辐射源信号的调制方式以及载波频率都相同， 且各辐射源信号调制方式都为二进制相移键控BPSK，载波频率都为

设置场景及机载雷达参数，具体包括：辐射源目标在地表向四周辐射电磁信号，高 度为

由此获得机载雷达接收的信号

其中

根据信号载波频率对接收信号

其中

对下变频后的信号

其中

对多普勒信号

其中

所述步骤102的具体过程为：

根据接收天线的波束指向以及空间坐标位置确定定位区域

距离向距离范围

根据接收天线的波束指向以及定位区域

针对定位区域

其中

令

针对定位区域

对信号

对信号

对信号

根据采样频率

其中

设计斜视角

其中

针对距离向距离

其中

将

其中

根据不同距离向距离

所述步骤103的具体过程为：

将步骤102获得的不同斜视角

其中

根据定位区域

本发明的有益效果：本发明提出了一种基于多视处理的被动合成孔径辐射源定位方法，由于不同斜视角下匹配滤波的信号时长较短，信号带宽较窄，可以通过下采样降低数据量提高定位效率，并且不同斜视角下定位图像的非相干累加，能够提高定位图像的信噪比，实现辐射源目标高精度、高分辨、高灵敏的快速定位。

附图说明

图1为本发明实施例中辐射源定位原理示意图；

图2为本发明实施例中辐射源定位流程示意图；

图3为本发明实施例中辐射源定位的几何模型示意图；

图4为本发明实施例中不同斜视角下信号有效处理时间示意图；

图5为本发明实施例中方位向距离匹配过程示意图；

图6为本发明实施例中不同斜视角下定位图像几何关系示意图；

图7a为本发明实施例的仿真结果；

图7b为本发明实施例的定位图像的俯视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步的说明。

图1为本发明实施例中辐射源定位原理示意图，如图1所示，在长合成孔径时间内，雷达相对于目标的多普勒历程呈现非线性特性，线性调频的匹配滤波器不再适用，本发明的思路是将长合成孔径分成多个短合成孔径，每个短合成孔径内，多普勒历程呈现线性特性，线性调频匹配滤波器适用，将每个短合成孔径所成像进行叠加，间接得到长合成孔径下的定位图像。

图2为本发明实施例中辐射源定位流程示意图，如图2所示，本发明的技术方案包括以下步骤：

步骤101：仪器读取/仿真生成雷达接收的辐射源目标信号，对接收信号下变频、去调制得到辐射源目标的多普勒信号。

具体的，图3为本发明实施例中辐射源定位的几何模型示意图，如图3所示，辐射源 目标在探测区域

根据信号载波频率对接收信号

其中

对下变频后的信号

其中

对多普勒信号

其中

步骤102：针对确定的定位区域，根据多普勒中心频率、调频率与斜视角的关系，设计不同斜视角下的匹配滤波器，得到不同斜视角下的辐射源定位图像。

具体的，如图3所示，根据接收天线的波束指向以及空间坐标位置确定定位区域

距离向距离范围

根据接收天线的波束指向以及定位区域

图4为本发明实施例中不同斜视角下信号有效处理时间示意图，如图4所示，针对 定位区域

其中

令

针对定位区域

对信号

对信号

对信号

根据采样频率

其中

设计斜视角

其中

图5为本发明实施例中方位向距离匹配过程示意图，如图5所示，针对距离向距离

其中

将

其中

根据不同距离向距离

步骤103：将不同斜视角下辐射源定位图像进行非相干累加得到该定位区域的辐射源定位图像，通过对不同区域的辐射源定位图像进行拼接得到高覆盖定位图像。

具体的，图6为本发明实施例中不同斜视角下定位图像几何关系示意图，如图6所 示，将步骤102获得的不同斜视角

其中

根据定位区域

下面结合具体实施例对本发明处理效果做进一步展示。

效果展示用仿真实验进行展示，实施例设置的仿真参数包括：

信号载波频率：7.2445 GHz；码率：1000 bound/s;机载雷达速度250 m/s；采样时间范围：0~80 s；采样频率：50 kHz；下采样倍数：100；成像区域：距离向距离范围：9900m：1m：10100m，方位向距离范围：9900m：0.5m：10100m；辐射源目标1：距离向距离10000m，方位向距离10000m，接收信号强度1；辐射源目标2：距离向距离10002m，方位向距离10002m，接收信号强度1；噪声方差：10；每个辐射源的信噪比都为：-10dB；定位所用的斜视角范围：-40所：0.1所：401；匹配滤波器时长：1s；低通滤波器截止频率300Hz，阶数30，用hamming窗构造。

仿真生成的信号数据长度为4000001，定位过程耗时约为23s。

图7a和图7b为本发明实施例的仿真结果，图7a为定位结果，图7b为定位图像的俯视图，从定位结果可以看出有两个辐射源目标：目标1：距离向距离10000m，方位向距离10000m；目标2：距离向距离10002m，方位向距离10002m，由真实目标一致。由此，在不考虑下变频带来的固定频偏的影响，本发明能实现辐射源目标高精度、高分辨、高灵敏度的快速定位。

以上所述的具体描述，对发明目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于本发明的保护范围，凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的保护范围中。