一种用于雷达辐射源目标的无源定位方法及系统

1.本发明涉及无源定位方法及系统技术领域，尤其涉及一种用于雷达辐射源目标的无源定位方法及系统。


背景技术：

2.无源定位是指观测站不向目标发射电磁信号，仅仅靠接收从目标向外辐射出的电磁信号，利用目标信号中蕴含的方位信息，经多站或多点观测数据计算出目标所处位置的定位方法。
3.现代战争中，雷达主动扫描目标时，雷达信号很容易被敌方截获而导致雷达观测站暴露，因此，在雷达对抗斗争中，常采用无源定位技术，即通过接收目标发射电磁信号或反射其它来源的电磁信号，观测站利用接收到的信号的方位信息，通过定位技术给出目标所处位置。
4.由于不用辐射电磁信号，采用无源定位技术的观测站不容易被侦察到，减少了在战争中被摧毁的风险。在雷达对抗斗争中，无源定位是广泛使用的定位技术。
5.现有的无源定位技术主要是基于最小二乘法或在其基础上的改进算法。这类方法对离群数据异常敏感，分选结果错误或测量误差较大时，定位结果精度较差，实际中，分选结果的准确度和测向误差的减小也是雷达工作者一直在努力的方向，这表明定位算法输入数据大多数情况下对基于最小二乘法的无源定位技术并不总是那么友好，因此，基于最小二乘法的定位技术通常不能给出满意的定位结果。也有基于交点聚类的定位方法，但由于聚类算法本身存在的问题，在动辄每秒百万个脉冲的雷达数据处理中，定位通常需要消耗较多的时间，定位准实时性较差，在要求快速响应的场景下，通常不能满足实际需求。
6.综上所述，在雷达对抗斗争中，亟需发展新技术、新方法提高雷达辐射源目标的无源定位精度及定位速度。


技术实现要素：

7.为解决上述技术问题，本发明提出了一种用于雷达辐射源目标的无源定位方法及系统，本发明采用以下技术方案：
8.一种用于雷达辐射源目标的无源定位方法，包括以下步骤：
9.步骤1：获取多条测向线的数据，并提取所述测向线的经度、纬度及到达方向角向量；
10.步骤2：对所述测向线的数据进行数据清洗，去除无效测向线数据，得到有效测向线数据；判断所述有效测向线数据是否满足定位条件，如果是，则跳转到步骤3，如果否，则终止；
11.步骤3：以侦察机航迹的中心位置为坐标原点，将所述有效测向线数据对应航迹的经度和纬度投影到笛卡尔坐标系，得到多个向量；
12.步骤4：将所述多个向量转化为所述笛卡尔坐标系下的多个直线方程；
13.步骤5：将所述多个直线方程分成若干批次，并计算所有批次的所有所述直线方程的交点，包括：提取一批所述直线方程，计算每两条所述直线方程的交点，并将所述交点的横坐标和纵坐标存入交点集合；
14.步骤6：根据所述交点集合计算目标的坐标值；
15.步骤7：计算所述目标的坐标值与各条所述直线方程的距离，并将所述距离进行排序。
16.所述步骤6包括：
17.步骤61：在所述笛卡尔坐标系的平面选取所述交点涉及的范围，根据阈值将所述范围均匀分割为若干网格矩阵，每个所述网格矩阵中包括多个网格，每个所述网格中包括多个所述交点集合；统计所述交点集合在所述网格矩阵内的密度分布信息；
18.步骤62：根据所述密度分布信息找出密度最大的网格；
19.如果所述密度最大的网格为一个，则将所述网格的中心坐标作为所述目标的坐标，并返回该坐标的值；
20.如果所述密度最大网格为多个，则预先指定一个目标最小区分距离，然后计算每两个所述密度最大网格之间的距离，将所述距离与所述目标最小区分距离比较；
21.当所述距离大于所述目标最小区分距离时，则将所述两个密度最大网格的中心坐标作为所述目标的坐标，并返回该坐标的值；
22.当所述距离小于目标最小区分距离时，则将任意一个所述密度最大的网格的中心坐标作为所述目标的坐标，并返回该坐标的值；
23.所述坐标的值为所述目标的坐标值。
24.所述的用于雷达辐射源目标的无源定位方法，还包括：
25.步骤8：将所述目标的坐标值和所述距离进行汇总，并将所述目标的坐标值反译为所述目标的经纬度坐标；
26.步骤9：显示一定数量的所述目标的经纬度坐标。
27.所述去除无效测向线数据包括：判断所述测向线的数量，当所述测向线的数量小于2时，所述测向线为无效测向线数据，将所述无效测向线数据去除。
28.所述去除无效测向线数据还包括：判断所述测向线的经度或者纬度与所述侦察机航迹的中心位置偏离是否大于2度，如果是，所述测向线为无效测向线数据，将所述无效测向线数据去除。
29.所述步骤3中，将所述有效测向线数据对应航迹的经度和纬度投影到笛卡尔坐标系，采用投影法，将投影中心存储，将投影到所述笛卡尔坐标系上的经度和纬度坐标存入链表。
30.所述步骤5还包括：利用交点计算模块计算每两条所述直线方程的交点，将所述交点的坐标存入链表中。
31.所述步骤61还包括：判断所述交点集合中的交点是否少于3个，如果是，将所有所述交点涉及的范围为所述网格矩阵；如果否，以所述侦察机航迹的中点为原点，将所述笛卡尔坐标系的平面划分为600*600的所述网格矩阵。
32.一种用于雷达辐射源目标的无源定位系统，所述无源定位系统包括：
33.获取模块、数据清洗模块、投影模块、距离计算模块、直线方程批次处理模块、交点
计算模块、交点密度分布统计模块、定位模块、坐标反译模块和坐标值选择模块；
34.所述获取模块，用于获取所述测向线的数据；
35.所述数据清洗模块，用于去除无效测向线数据；
36.所述投影模块，将所述有效测向线数据对应航迹的经度和纬度投影到笛卡尔坐标系；
37.所述距离计算模块，用于计算所述笛卡尔坐标系下点到点的距离及点到线的距离；
38.所述直线方程批次处理模块，用于分批处理所述直线方程；
39.所述交点计算模块，用于计算所述直线方程的交点；
40.所述交点密度分布统计模块，统计所述交点集合在所述网格矩阵内的密度分布信息；
41.所述定位模块，用于根据所述密度分布信息找出密度最大的网格；
42.所述坐标反译模块，用于将所述目标的坐标值反译为所述目标的经度和纬度坐标；
43.所述坐标值选择模块，用于计算所述目标的坐标值与各条所述直线方程的距离，并将所述目标的坐标值显示。
44.本发明的技术效果：
45.本发明实施例提供的一种用于雷达辐射源目标的无源定位方法及系统中，将测向线数据分批次处理，对每一批数据给出一个或多个目标定位结果并将各批次定位结果进行汇总，最终给出单个或多个目标的定位结果；分批处理测向线数据，提高了数据处理能力，可准实时可出定位结果；将定位结果显示的同时，还将对应的测向线选择性显示若干条，结果可视化；本发明使用基于密度的定位方法，对离群值不敏感，适用范围更广，定位效率更高。
附图说明
46.图1为本发明实施例提供的一种用于雷达辐射源目标的无源定位方法的流程示意图。
具体实施方式
47.以下结合附图对本发明的具体实施方式作出详细说明。
48.参见图1，本发明实施例提供了一种用于雷达辐射源目标的无源定位方法，包括以下步骤：
49.步骤1：获取多条测向线的数据，并提取所述测向线的经度、纬度及到达方向角向量；
50.步骤2：对所述测向线的数据进行数据清洗，去除无效测向线数据，得到有效测向线数据；判断所述有效测向线数据是否满足定位条件，如果是，则跳转到步骤3，如果否，则终止；
51.步骤3：以侦察机航迹的中心位置为坐标原点，将所述有效测向线数据对应航迹的经度和纬度投影到笛卡尔坐标系，得到多个向量；
52.步骤4：将所述多个向量转化为所述笛卡尔坐标系下的多个直线方程；
53.步骤5：将所述多个直线方程分成若干批次，并计算所有批次的所有所述直线方程的交点，包括：提取一批所述直线方程，计算每两条所述直线方程的交点，并将所述交点的横坐标和纵坐标存入交点集合；
54.步骤6：根据所述交点集合计算目标的坐标值；
55.步骤7：计算所述目标的坐标值与各条所述直线方程的距离，并将所述距离进行排序。
56.本发明实施例提供的一种用于雷达辐射源目标的无源定位方法及系统中，将测向线数据分批次处理，对每一批有效的测向线数据划分为多个批次的直线方程，根据直线方程的交点，划分多个网格矩阵，从而给出一个或多个目标定位结果并将各批次定位结果进行汇总，最终给出单个或多个目标的定位结果即经纬度坐标。分批处理测向线数据，提高了数据处理能力，可准实时可出定位结果；将定位结果显示的同时，还将对应的测向线选择性显示若干条，结果可视化；本发明使用基于密度的定位方法，对离群值不敏感，适用范围更广，定位效率更高。
57.上述实施例中，所述步骤6包括：
58.步骤61：在所述笛卡尔坐标系的平面选取所述交点涉及的范围，根据阈值将所述范围均匀分割为若干网格矩阵，每个所述网格矩阵中包括多个网格，每个所述网格中包括多个所述交点集合；统计所述交点集合在所述网格矩阵内的密度分布信息；
59.步骤62：根据所述密度分布信息找出密度最大的网格；
60.如果所述密度最大的网格为一个，则将所述网格的中心坐标作为所述目标的坐标，并返回该坐标的值；
61.如果所述密度最大网格为多个，则预先指定一个目标最小区分距离，然后计算每两个所述密度最大网格之间的距离，将所述距离与所述目标最小区分距离比较；
62.当所述距离大于所述目标最小区分距离时，则将所述两个密度最大网格的中心坐标作为所述目标的坐标，并返回该坐标的值；
63.当所述距离小于目标最小区分距离时，则将任意一个所述密度最大的网格的中心坐标作为所述目标的坐标，并返回该坐标的值；
64.所述坐标的值为所述目标的坐标值。
65.上述实施例中，3.根据权利要求2所述的用于雷达辐射源目标的无源定位方法，其特征在于，还包括：
66.步骤8：将所述目标的坐标值和所述距离进行汇总，并将所述目标的坐标值反译为所述目标的经纬度坐标；
67.步骤9：显示一定数量的所述目标的经纬度坐标。
68.上述实施例中，4.根据权利要求1所述的用于雷达辐射源目标的无源定位方法，其特征在于，所述去除无效测向线数据包括：判断所述测向线的数量，当所述测向线的数量小于2时，所述测向线为无效测向线数据，将所述无效测向线数据去除。
69.上述实施例中，5.根据权利要求4所述的用于雷达辐射源目标的无源定位方法，其特征在于，所述去除无效测向线数据还包括：判断所述测向线的经度或者纬度与所述侦察机航迹的中心位置偏离是否大于2度，如果是，所述测向线为无效测向线数据，将所述无效
测向线数据去除。
70.上述实施例中，6.根据权利要求1所述的用于雷达辐射源目标的无源定位方法，其特征在于，所述步骤3中，将所述有效测向线数据对应航迹的经度和纬度投影到笛卡尔坐标系，采用投影法，将投影中心存储，将投影到所述笛卡尔坐标系上的经度和纬度坐标存入链表。
71.上述实施例中，7.根据权利要求1所述的用于雷达辐射源目标的无源定位方法，其特征在于，所述步骤5还包括：利用交点计算模块计算每两条所述直线方程的交点，将所述交点的坐标存入链表中。
72.上述实施例中，8.根据权利要求2所述的用于雷达辐射源目标的无源定位方法，其特征在于，所述步骤61还包括：判断所述交点集合中的交点是否少于3个，如果是，将所有所述交点涉及的范围为所述网格矩阵；如果否，以所述侦察机航迹的中点为原点，将所述笛卡尔坐标系的平面划分为600*600的所述网格矩阵。
73.本发明实施例还提供了一种用于雷达辐射源目标的无源定位系统，所述无源定位系统包括：
74.获取模块、数据清洗模块、投影模块、距离计算模块、直线方程批次处理模块、交点计算模块、交点密度分布统计模块、定位模块、坐标反译模块和坐标值选择模块；
75.所述获取模块，用于获取所述测向线的数据；
76.所述数据清洗模块，用于去除无效测向线数据；
77.所述投影模块，将所述有效测向线数据对应航迹的经度和纬度投影到笛卡尔坐标系；
78.所述距离计算模块，用于计算所述笛卡尔坐标系下点到点的距离及点到线的距离；
79.所述直线方程批次处理模块，用于分批处理所述直线方程；
80.所述交点计算模块，用于计算所述直线方程的交点；
81.所述交点密度分布统计模块，统计所述交点集合在所述网格矩阵内的密度分布信息；
82.所述定位模块，用于根据所述密度分布信息找出密度最大的网格；
83.所述坐标反译模块，用于将所述目标的坐标值反译为所述目标的经度和纬度坐标；
84.所述坐标值选择模块，用于计算所述目标的坐标值与各条所述直线方程的距离，并将所述目标的坐标值显示。
85.本发明实施例提供的一种用于雷达辐射源目标的无源定位方法及系统中，将测向线数据分批次处理，对每一批有效的测向线数据划分为多个批次的直线方程，根据直线方程的交点，划分多个网格矩阵，从而给出一个或多个目标定位结果并将各批次定位结果进行汇总，最终给出单个或多个目标的定位结果即经纬度坐标。分批处理测向线数据，提高了数据处理能力，可准实时可出定位结果；将定位结果显示的同时，还将对应的测向线选择性显示若干条，结果可视化；本发明使用基于密度的定位方法，对离群值不敏感，适用范围更广，定位效率更高。
86.对于本领域技术人员而言，显然本发明实施例不限于上述示范性实施例的细节，
而且在不背离本发明实施例的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明实施例。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明实施例的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本发明实施例内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。此外，显然“包括”一词不排除其他单元或步骤，单数不排除复数。系统、装置或终端权利要求中陈述的多个单元、模块或装置也可以由同一个单元、模块或装置通过软件或者硬件来实现。
87.最后应说明的是，以上实施方式仅用以说明本发明实施例的技术方案而非限制，尽管参照以上较佳实施方式对本发明实施例进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明实施例的技术方案进行修改或等同替换都不应脱离本发明实施例的技术方案的精神和范围。