[发明专利]低慢小目标无线电阵列探测与最小方差定位估计方法

说明书

为了克服现有无线电探测技术位置信息难以获得和信号波束角误差问题，本发明提供了一种低慢小目标无线电阵列探测与最小方差定位估计方法；该方法通过建立多个全方位站点，并且每个站点在360度全方位布置多个定向接收天线阵列，获取低慢小目标发出的信号方位信息；在获得目标信号方位信息基础上，建立每个站点与获得所有低慢小目标方位的空间直线方程；对于同一目标，在每个站点上选择一条空间直线进行组合，计算所有组合获得每一个组合的空间形心域，通过误差平方和指标对选取空间直线组合获得的空间形心进行最小方差分析，在所有不同组合中选取与目标数相同、位置不同且误差最小的形心作为目标位置信息，从而解决了现有无线电探测技术位置信息难以获得和信号波束角误差问题。

技术领域

本发明涉及低空目标无线电探测定位方法，特别涉及低慢小目标无线电阵列探测与最小方差定位估计方法，属于无线电探测与估计领域。

背景技术

低慢小目标是当前侦察监视的重点和难点对象,在国土安全、反恐斗争、政府要害部门及核电站等重要设施安全、机场运行安全等领域的作用和影响日益显著，表现为活动日益频繁、挑战日益凸显、风险不断加大。

无线电探测定位作为应对低慢小目标的主要手段之一，越来越引起人们的重视：国际上的主流研究大都以到达时间(Time of Arrival, TOA)、到达时间差(TimeDifference of Arrival,TDOA)、到 达 角(Angle of Arrival, AOA) 和 信 号 到 达 强度(Received Signal StrengthIndication，RSSI)以及它们的混合定位为主，对探测方式和探测噪声都进行了理想化的假设。

在实际低慢小目标探测中，如果无线电探测系统发射信号，相当于告知敌方重要设施等位置信息，容易遭受到准确打击，因此，不能轻易使用主动式监测方式，目标距离信息难以获得；同时，低慢小目标发出无线电等信号波束角误差较大，不可能用高斯噪声描述，对现有估计方法带来挑战。

发明内容

为了克服现有无线电探测技术位置信息难以获得和信号波束角误差问题，本发明提供了一种低慢小目标无线电阵列探测与最小方差定位估计方法；该方法通过建立多个全方位站点，并且每个站点在360度全方位布置多个定向接收天线阵列，获取低慢小目标发出的信号方位信息；在获得目标信号方位信息基础上，建立每个站点与获得所有低慢小目标方位的空间直线方程；对于同一目标，在每个站点上选择一条空间直线进行组合，计算所有组合获得每一个组合的空间形心域，通过误差平方和指标对选取空间直线组合获得的空间形心进行最小方差分析，在所有不同组合中选取与目标数相同、位置不同且误差最小的形心作为目标位置信息，从而解决了现有无线电探测技术位置信息难以获得和信号波束角误差问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种低慢小目标无线电阵列探测与最小方差定位估计方法，其特点包含以下步骤：

步骤一、该方法通过建立多个全方位站点，每个站点在上半球体去掉球冠的球台上布置多个定向接收天线阵列实现方位角360度、高低角80度的全方位无线电接收信号的覆盖，获取低慢小目标发出的信号方位信息；

步骤二、在信号方位信息基础上，根据空间直线方程，建立每个站点与获得所有低慢小目标方位的空间直线方程；假定站点数为，目标数为，空间直线参数方程可描述为：

    (1)；

式中，、、，，分别为第个站点坐标位置；、、，，，分别为第个站点获取的低慢小目标第条连线的直线坐标；、、，，，分别为第个站点获取的低慢小目标第条连线对应的方向数；，，，分别为第个站点获取的低慢小目标第条连线对应的方向数的误差；为第个站点获取的低慢小目标第条连线对应的空间直线方程的参数；

根据（1）式，可得：

    （2）；

取：

带入（1）式，可得：

   （3）；

由（3）式进一步可得：

；