[发明专利]一种联合估计信号参数和位置的高精度被动定位方法

摘要

本发明提供一种联合估计信号参数和位置的高精度被动定位方法，在DPD‑unknown的基础上，通过联合估计发射信号的参数和位置来提高定位性能。基站对接收到的观测信号进行短时傅里叶变换估计出接收信号的瞬时频率，再利用网格搜索的方法，联合估计发射信号的波形参数和目标的位置。本发明充分挖掘发射信号的波形信息，针对线性调频信号的时频特征，结合短时傅里叶变换联合估计信号参数和位置，使定位性能在信号参数的帮助下有极大提高。由于采用了时频分析工具短时傅里叶变换，使该方法的计算量处于一个合理水平，计算代价小。

主权项

1.一种联合估计信号参数和位置的高精度被动定位方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、初始化系统参数：初始化接收机个数L、各接收机位置、采样间隔、各接收机通道上的噪声协方差矩阵，短时傅里叶变换的窗长度和步长；步骤2、从雷达各接收机中读取量测，对量测进行采样，得到L个离散的量测向量rl，l＝1,2,...,L；步骤3、根据预先设置的短时傅里叶变换窗长度和步长，对各接收机量测向量r_l作短时傅里叶变换得到短时傅里叶变换的功率谱步骤4、根据短时傅里叶变换功率谱在每个频率上寻找最大功率谱以及最大功率谱对应的频率作为估计的接收信号的最大功率和瞬时频率步骤5、划分目标位置，信号发射时间以及信号长度的网格搜索区间；步骤6、对每个网格点η1grid＝(xgrid,ygrid,tgrid,Tgrid)计算相应的信号起始时间tl,s(η1grid)和终止时间tl,e(η1grid)，其中，xgrid,ygrid表示网格点的发射机的位置坐标，tgrid表示信号发射的时间的网格搜索区间，Tgrid表示发射的信号的长度的网格搜索区间；步骤7、根据起始时间和终止时间对应的时间区间，从瞬时频率中取出对应区间的频率值，作为线性调频信号的瞬时频率的估计从最大功率中取出对应区间的最大功率值步骤8、对从L个量测中估计出的L个线性调频信号的瞬时频率的估计取平均，得到线性调频信号的频率估计值对L个量测中取出的最大功率取平均再求和，得到区间功率和ω(η_1grid)；步骤9、通过最小二乘参数拟合从线性调频信号的频率估计值中估计线性调频信号的初始频率和斜率 作为估计的线性调频信号参数同时得到拟合误差ζ_min(η_1grid)；步骤10、计算最小二乘拟合误差的区间平均值将最小二乘拟合误差的区间平均值ξ(η_1grid)与区间功率和ω(η_1grid)相除得到质量因子ε(η_1grid)；步骤11、根据网格点η_1grid＝(x_grid,y_grid,t_grid,T_grid)和估计的线性调频信号参数计算网格点η_1grid的加权似然函数值η_1grid和表示该似然函数的取值以η_1grid和为条件；步骤12、重复步骤6至11，直到遍历数据平面上所有网格点，得到全数据平面的加权似然函数值，并找出取得最大似然函数值对应的网格点的位置作为估计的发射机所在位置。