[发明专利]基于多径利用的雷达直接三维空间目标定位方法

摘要

本发明公开了一种基于多径利用的雷达直接三维空间目标定位方法，主要解决现有技术在多径环境下对雷达点目标定位不准确的问题。其实现步骤是：1.产生发射信号得到回波数据；2.对回波数据处理得到不同路径的波达时间；3.建立雷达目标几何定位模型；4.将得到的不同路径波达时间带入建立的几何定位模型中，联立将得到相交的平面圆，5.根据点目标的多径信号到达角度，得到由雷达位置Q、点目标位置A和虚拟雷达的位置P组成的∠AQP；6.根据的圆的平面方程与步骤5中的角度，得到目标位置。本发明能有效利用多径信息，所建立的几何定位模型简单，成本低，提高了定位精度，可用于对低空点目标的定位。

主权项

1.一种基于多径利用的雷达直接三维空间目标定位方法，其特征在于，包括：(1)获取雷达发射信号s_t(t)的回波数据s_r(t)，得到不同路径的波达时间τ_A、τ_B、τ_AB，其中，τ_A为直达波的波达时间，τ_B为二阶多径的波达时间，τ_AB一阶多径的波达时间：(2)建立雷达目标几何定位模型：2a)建立坐标系，在坐标系中定义一部单基地雷达位置Q和点目标位置A：Q＝[R_x,R_y,R_z]，A＝[A_x,A_y,A_z]；2b)在坐标系中对点目标反射面信息初始化，根据雷达位置关于反射面的对称位置，得到虚拟雷达的位置点P：P＝[D_x,D_y,D_z]；2c)根据单基地雷达位置Q、点目标位置A、虚拟雷达的位置P和点目标反射面信息，建立数学模型表达式：其中，第一个表达式是以Q＝[R_x,R_y,R_z]点为球心的球，是直达波信号的几何模型；第二个表达式是以Q＝[R_x,R_y,R_z]、P＝[D_x,D_y,D_z]点为焦点的旋转椭球体，是一阶多径信号的几何模型，此几何模型是以y轴为旋转轴建立的；第三个表达式是以P＝[D_x,D_y,D_z]为球心的球，是二阶多径的几何模型；c为电磁波在空间中的传播速度，[T_x,T_y,T_z]为要测量的目标位置；(3)将步骤(1)中得到的不同路径波达时间τ_A、τ_B、τ_AB带入步骤(2)中建立的数学模型中，联立将得到由直达波信号的几何模型球体、一阶多径的几何模型旋转椭球体和二阶多径几何模型球体三者相交的平面圆；(4)根据点目标的多径信号到达角度，得到由雷达位置Q、点目标位置A和虚拟雷达的位置P组成的∠AQP；(5)根据步骤(3)中的圆平面方程与步骤(4)中角∠AQP的大小，得到目标位置：5a)根据∠AQP大小，得到一条过雷达点Q且角度为∠AQP大小的射线，由此射线与圆平面方程T_x²+T_z²＝R²的交点得到目标的x轴坐标T_x和z坐标T_z；5b)将直达波信号的几何模型球体方程＜1＞和二阶多径几何模型球体方程＜3＞进行联立，确定T_y坐标，完成对目标位置的定位。