[发明专利]一种利用频控阵技术抗时差测量的定位欺骗方法

说明书

技术领域

本发明涉及目标定位技术，特别涉及定位欺骗方法，具体涉及一种利用频控阵技术抗时差测量的定位欺骗方法。

背景技术

时差定位实际上是反罗兰系统的应用，罗兰导航系统根据已知位置的发射信号确定自身的位置。时差定位法可分为到达时间(TOA，Time of Arrival)定位和到达时间差(TDOA，Time Difference of Arrival)定位。其中，TDOA定位是利用目标发射信号到达不同接收站的时间差对目标进行定位的技术。在一台发射机(辐射源)四台接收机(侦察接收机)体制下，每两个接收机接收到目标信号的时间差可构成一个双曲面，三个双曲面相交于一点即为目标位置。

目前，目标辐射源大多采用传统单天线或相控阵天线发射信号。对于相控阵天线发射系统来说，每个阵元发射同一频率的信号，这些信号在空间形成的辐射方向图是随角度变化的。但波束指向在距离向是恒定的，也就是说波束指向与距离是无关的。当侦察系统侦察接收机接收到由相控阵天线辐射的信号时，采用基于TDOA的定位方法能够对目标辐射源进行准确定位。

与相控阵技术不同，频控阵技术是将发射系统阵列中各阵元辐射信号的载频依次叠加一个远小于载频的频偏，使得各个阵元发射频率各不相同。中国专利(公开号CN105044689A)公开了一种基于频控阵的射频隐身方法及设备，利用频控阵天线发射方向图的特点，通过降低阵元发射信号增益，产生多个低增益天线方向图，由于增益低，不容易被察觉，从而实现隐身。该技术虽然实现了一定的隐身效果，但是却牺牲了信号增益。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用频控阵技术抗时差测量的定位欺骗方法，在不降低信号增益的前提下，实现对基于TDOA测量的侦察系统的定位欺骗。

为了实现上述目的，根据本发明具体实施方式的一个方面，提供了一种利用频控阵技术抗时差测量的定位欺骗方法，其特征在于，设置相控阵天线的各个阵元发射频率，使得各个阵元发射频率各不相同，具体步骤如下：

a、侦察接收机对接收的所述相控阵天线辐射信号s(θ,r,t)沿时间维进行离散短时傅里叶变换；

b、对经步骤a处理后的信号进行恒虚警(英文缩写为：CFAR，即Constant False Alarm Ratio)检测，记录超过恒虚警门限Th所对应的时刻点；其中，Th由系统参数设定；

c、对经步骤b获得的所有时刻点进行平均，得到信号到达侦察接收机的时间TOA_i；

d、以第一部侦察接收机为基准，得到第i部接收机相对于第一部接收机的到达时间差TDOA_i1；

e、对经步骤d获得的到达时间差信息建立时差定位方程，采用牛顿迭代法进行求解，得到所述相控阵天线的三维坐标；

其中，i为整数，代表侦察接收机数量，i≥4。

进一步的，i＝4。

进一步的，步骤e中所述时差定位方程具有如下形式：

其中，c为光速；x,y,z为所述相控阵天线的位置坐标；x_i,y_i,z_i为第i部侦察接收机的位置坐标，i取值分别为2，3，4；x₁,y₁,z₁为第1部侦察接收机的位置坐标。

进一步的，所述相控阵天线具有M个阵元，相邻阵元发射频率之差为固定值△f，M为整数，M≥2。

进一步的，所述固定值△f远远小于所述相控阵天线工作载频f₀。

进一步的，步骤a中所述接收信号s(θ,r,t)，具有如下表达式：

其中，θ为所述相控阵天线相对侦察接收机的波束指向角；r为所述相控阵天线到侦察接收机的距离；t为所述相控阵天线发射信号时间；d为阵元间隔；c为光速；θ、r、t、△f、f₀、d、M由系统参数设定。

进一步的，步骤a中所述离散短时傅里叶变换，其表达式为：

其中，s(n)为接收信号的离散形式，w(i)为窗函数，N为窗长度，n为时刻点，k为离散频率点，STFT_x(n,k)表示第n时刻、第k个离散频率点的时频幅值；w(i)、N由系统参数设定。

进一步的，步骤b中所述恒虚警检测方法采用有序统计量恒虚警检测(英文缩写为：OS-CFAR)。