一种辐射源位置与同源信号到达时差解耦的方法

本发明属于无源探测，具体涉及一种辐射源位置与同源信号到达时差解耦的方法。

背景技术：

1、辐射源辐射的信号照射到目标之后，经过目标反射传播到目标探测设备，目标探测设备利用天线接收到目标反射波，即可采用目标探测方法，估计目标反射波信号的到达方向和到达时间，从而实现对目标的定位。以是否利用辐射源辐射的信号信息进行分类，可以将基本的目标探测方法分成有源探测方法和无源探测方法两类。

2、有源探测方法利用辐射源辐射的信号波形和开始辐射的时刻信息，对天线接收到的目标反射波信号进行匹配滤波处理，一方面，可以获得对应时宽带宽积的信噪比增益，提高对目标反射波信号的探测性能，另一方面，可以获得目标反射波信号相对于辐射源开始辐射的时刻的到达时差，当辐射源与目标探测设备位于同一位置时，即可确定目标的距离。

3、而无源探测方法缺少辐射源辐射的信号波形和开始辐射的时刻信息，利用目标探测设备的天线接收到的目标反射波信号，即使采用信号到达时间估计方法分别获得了辐射源辐射的信号到达时间和目标反射波信号的到达时间，也只能确定辐射源辐射的信号和目标反射波信号之间的到达时差。在无源探测方法的应用场合，由于辐射源与目标探测设备不会位于同一位置，辐射源开始辐射的时刻信息未知，因此难以由辐射源辐射的信号到达时间和目标反射波信号的到达时间直接确定目标的距离。虽然利用目标探测设备的天线阵列接收到的目标反射波信号可以确定目标反射波信号的到达方向，但是如何确定目标距离一直都是无源探测方法面临的难题。

4、近年来，基于外辐射源的无源探测方法在目标探测领域受到了越来越多的重视，但是一般需要利用辐射源位置信息。当目标探测设备利用天线阵列接收信号，确定了辐射源辐射的信号到达时间和目标反射波信号的到达时间、辐射源辐射的信号到达方向和目标反射波信号的到达方向之后，再利用辐射源位置信息，即可在无源探测方法的应用场合确定目标的距离。

5、然而，在辐射源位置不固定或目标探测设备位置动态变化时，不仅事先难以获得辐射源的位置信息，并且由于目标探测区域随着目标探测设备位置变化而变化，可利用的辐射源也是随机出现、位置随时变化的，实时更新辐射源位置信息面临较大的挑战。因此，有必要发展一种对辐射源位置与目标反射波信号的到达时差之间的非线性耦合关系进行解耦处理从而实时更新辐射源位置信息的方法。

技术实现思路

1、本发明针对无源探测中确定目标距离需要先确定辐射源位置的问题，提出一种利用同源信号的来波方向、到达时间对辐射源位置与同源信号到达时差之间的非线性耦合关系进行解耦处理，从而确定辐射源位置。

2、本发明采用的计算方案为：一种辐射源位置与同源信号到达时差解耦的方法，首先设置探测设备的位置为坐标原点，辐射源距离搜索个数与距离搜索值组成的距离搜索集合；其次确定无源探测设备检测的来自同一辐射源的同源信号个数，并接收无源探测设备确定的来自同一辐射源的同源信号的来波方向及其对应的到达时间；接着利用同源信号的到达时间，确定辐射源直达波的到达时间及其对应的来波方向、目标反射波的到达时间及其对应的来波方向；然后对应距离搜索集合中的每个距离搜索值，确定与每个距离搜索值对应的目标距离估计；再由每个距离搜索值、与每个距离搜索值对应的目标距离估计和辐射源直达波的到达时间及其对应的来波方向、目标反射波的到达时间及其对应的来波方向，确定与每个距离搜索值对应的解耦度，形成解耦度集合；最后，由解耦度集合中的最小值对应的距离搜索值确定辐射源的距离，从而确定辐射源的位置。

3、具体的过程步骤为：

4、s1、设置探测设备的位置为坐标原点，辐射源距离搜索个数为n，距离搜索值为rn，n＝1，2，...，n；距离搜索值组成的距离搜索集合为{r1，r2，...，rn}；

5、s2、确定无源探测设备检测的来自同一辐射源的同源信号个数为m，接收无源探测设备确定的来自同一辐射源的同源信号的来波方向为θm，对应的到达时间为tm，m＝1，2，...，m；

6、s3、利用同源信号的到达时间，确定辐射源直达波到达时间为同源信号的到达时间中的最小值，记为tk，对应的来波方向为θk，k是集合{1，2，...，m}中的一个整数，目标反射波的到达时间及其对应的来波方向分别为θi和ti，i是集合{1，2，...，m}中不等于k的整数；

7、s4、对应距离搜索集合中的每个距离搜索值rn，确定对应的目标距离估计为

8、

9、其中，c表示光速，i是集合{1，2，...，m}中不等于k的整数，n＝1，2，...，n；

10、s5、由每个距离搜索值rn、与每个距离搜索值对应的目标距离估计di(n)和辐射源直达波的到达时间及其对应的来波方向、目标反射波的到达时间及其对应的来波方向，确定与每个距离搜索值对应的解耦度为

11、

12、其中，n＝1，2，...，n，β(n)为

13、

14、形成解耦度集合为{g(1)，g(2)，...，g(n)}；

15、s6、确定解耦度集合{g(1)，g(2)，...，g(n)}中的最小值为g(j)，j是集合{1，2，...，n}中的一个整数，对应的距离搜索值为r(j)，即确定辐射源的距离为r(j)，从而确定辐射源的位置坐标为[r(j)cos(θk)，r(j)sin(θk)]。

16、本发明的有益效果是：使用本发明提出的一种辐射源位置与同源信号到达时差解耦的方法，可利用辐射源直达波信号来波方向、到达时间以及反射同一个辐射源辐射信号的多个目标的反射波信号来波方向、到达时间确定辐射源的距离，从而在无源探测中为确定目标距离提供辐射源位置信息，适用于可利用的辐射源位置不固定或者不确定的场合。

技术特征：

1.一种辐射源位置与同源信号到达时差解耦的方法，其特征在于包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种辐射源位置与同源信号到达时差解耦的方法，其特征在于：

技术总结
本发明公开了一种辐射源位置与同源信号到达时差解耦的方法，针对无源探测中确定目标距离需要先确定辐射源位置的问题，利用同源信号的来波方向、到达时间对辐射源位置与同源信号到达时差之间的非线性耦合关系进行解耦处理，从而确定辐射源位置；本发明可利用辐射源直达波信号来波方向、到达时间以及反射同一个辐射源辐射信号的多个目标的反射波信号来波方向、到达时间确定辐射源的距离，从而在无源探测中为确定目标距离提供辐射源位置信息，适用于可利用的辐射源位置不固定或者不确定的场合。

技术研发人员：万群,刘翼鹏,夏畅雄,彭翔宇,张珂浩,陈亨溯
受保护的技术使用者：电子科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/5