[发明专利]一种基于网格搜索的粒子群算法的单星干扰源定位方法

说明书

本发明公开了一种基于网格搜索的粒子群算法的单星干扰源定位方法，在传统单星干扰源定位，通过干扰源在多个同频波束中产生的增益大小不同，根据增益之差寻求定位方程组的基础上，提出一种基于网格搜索的粒子群算法的单星干扰源定位方法，在传统的粒子群算法的基础上通过引入网格的划分来代替部分种群的搜索工作，引入了网格搜索的环节，可以相对降低粒子群搜索中的种群数目，同时也解决了在最优解附近时由于例子群算法步长的限制而无法进一步提高定位精度的问题。

技术领域

本发明涉及卫星定位技术领域，主要涉及一种基于网格搜索的粒子群算法的单星干扰源定位方法。

背景技术

通信卫星常常工作于开放的空间，对于采用大型展开式多波束天线的GEO通信卫星，接收灵敏度提高的同时，容易受到各种干扰。传统的三星和双星定位法需要多颗符合条件的卫星协同配合，对于轨道资源有限的GEO卫星来说并非最佳选择。由此，提出了基于多波束天线的单星定位技术，在节省轨道资源的同时还可以避免选择邻星的困难。实验表面，在功率误差存在的情况下，会导致该方法的定位精度严重下降。因此在这样的背景下，通过有效的定位算法来减弱功率误差对干扰源最终定位精度的影响显得尤为重要。

发明内容

发明目的：单星干扰源定位的原理主要是通过干扰源在多个同频波束中产生的增益大小不同，根据增益之差寻求定位方程组。为了在单星多波束定位技术中，实现对干扰源有效定位，本发明提供了一种基于网格搜索的粒子群算法，实现对干扰源的快速查找。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种基于网格搜索的粒子群算法的单星干扰源定位方法，包括以下步骤：

步骤1、推导干扰源位置(x,y,z)和θ_i之间的关系；其中θ_i表示干扰源入射方向与波束中心指向之间的夹角；推导步骤如下：

在地固坐标系下，S为已知卫星，位置为r_S＝(x_S,y_S,z_S)；θ_A表示干扰信号入射方向与波束A中心指向的夹角，波束A中心位置为r_A＝(x_A,y_A,z_A)；干扰源D的位置为r_D＝(x,y,z)，是待求的未知量；卫星S、干扰源D、波束A这三个点构成一个三角形，根据余弦定理：

同样地，对于波束B和波束C，分别有：

其中，波束B中心位置为r_B＝(x_B,y_B,z_B)，波束C的中心位置为r_C＝(x_C,y_C,z_C)；

步骤2、选取3个同频波束，所述同频波束中心位置已知，根据信号在自由空间中的传输关系，建立3个波束的等增益方程组如下：

步骤2.1、将辐射源获得波束的增益G表示为关于信号入射方向与点波束中心指向夹角之间的函数，如下：

其中，u＝2.07123sinθ/sin(θ_3dB)，J₁和J₃分别是1阶和3阶第一类贝塞尔函数，波束中心增益G₀＝π²D²η/λ²。θ_3dB是3dB夹角，θ表示信号入射方向与波束中心指向之间的夹角，D是天线口径，η是天线效率，λ是辐射信号的波长；