【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及無線定位，尤其涉及一種數據融合與頻率聚焦的寬帶輻射源直接定位算法。
技術介紹
1、輻射源定位技術作為陣列信號處理領域的關鍵技術，在人機交互、交通噪聲定位和無人機檢測等領域具有廣闊的應用前景。傳統的發射器定位方法通常包括兩個主要步驟。首先，估計與源位置有關的參數，包括到達角、到達時間、到達時間差等。隨后，利用來自第一步驟的估計來確定源的位置信息。由于從不同陣列的獨立測量中獲得的參數之間缺乏內在關系，這些算法的性能是次優的。
2、現有的直接定位算法普遍是針對窄帶輻射源設計的。然而，隨著信號處理技術的高速發展，電磁環境變得越來越復雜，信號的頻率分布范圍也逐漸擴大。與窄帶信號相比，寬帶信號包含更多的信息，具有更強的抗干擾能力和更高的分辨率，寬帶輻射源的應用場景越來越多。因此，研究寬帶源定位方法具有重要的理論意義和實際應用價值。為了對寬帶輻射源進行直接定位，本專利技術提出了一種數據融合與頻率聚焦的寬帶輻射源直接定位算法。
技術實現思路
1、本專利技術所要解決的技術問題是針對
技術介紹
中所涉及到的缺陷，提供一種數據融合與頻率聚焦的寬帶輻射源直接定位算法。
2、本專利技術為解決上述技術問題采用以下技術方案：
3、一種數據融合與頻率聚焦的寬帶輻射源直接定位算法，包括以下步驟：
4、步驟1)，在待定位區域設置l個位置精確已知、各裝有一個m陣元均勻線陣的觀測站，每個陣元間距為d，它們的位置分別為ul＝[xl,yl]，l＝1,2,…,l，用于定
5、所述k個遠場輻射源的位置分別為pk＝[xk,yk]，k＝1,2,…,k；
6、令遠場輻射源發射互不相關的寬帶平穩信號，該信號的起始頻率、截止頻率分別為f0、f1；
7、第l個觀測站的均勻線陣在t時刻接收到的信號xl(t)為：
8、
9、其中，ρl,k是第l個觀測站在接收第k個輻射源的過程中所產生的未知的信道衰減，nl(t)為第l個觀測站在t時刻接收到的信號加性噪聲，sk(t)為第k個遠場輻射源在t時刻發射的信號，αl(pk)代表第l個觀測站接收到第k個遠場輻射源時的陣列導向矢量，τl(pk)是第l個觀測站接收信號相比于第一個觀測站接收到第k個信號的時間延遲；
10、步驟2)，將每個觀測站在ts時間段內的接收信號分為n個分時間段，對每個分時間段進行j點的快速傅里葉變換，j為預設的2的冪次方，得到第l個觀測站在第n個分時間段的第j個頻點所接收信號的頻域模型xl,n(fj)如下，n為大于等于1小于等于n的整數，j為大于等于1小于等于j的整數：
11、
12、式中，為第j個頻點的信號頻率；
13、其中，c為光速；
14、sk,n(fj)為sk(t)的第n個分時間段的傅里葉變換結果；nl,n(fj)為nl(t)的第n個分時間段的傅里葉變換結果；
15、步驟3)，對于每一個觀測站，將其在所有分時間段的第j個頻點的信號表示為如下矩陣：
16、xl,n(fj)＝al(fj)φlsn(fj)+nl(fj)
17、其中al(fj)＝[αl(fj,p1),αl(fj,p2),…,αl(fj,pk)]t是m×k維矩陣，是第l個觀測站的均勻線陣在j個頻點的導向矢量；φl＝diag(ρl,1,…,ρl,k)；sn(fj)＝[s1,n(fj),…sk,n(fj)]t；nl(fj)＝[nl,1(fj)，…，nl,n(fj)]；
18、步驟4)，聯合所有觀測站在第j個頻點所接收的n個時間段的信號，得到聯合接收數據模型xn(fj)如下：
19、
20、式中，
21、步驟5)，計算聯合接收數據模型的采樣協方差矩陣對進行特征值分解得到其特征向量組成的矩陣u(fj)；取矩陣u(fj)的前k列得到在第j個頻點下的信號子空間us(fj)；
22、步驟6)，在j個頻點下的信號子空間中選取起始頻率f0對應的信號子空間us(f0)，令第j個頻點的聚焦誤差矩陣對c(fj)進行奇異值分解得到左奇異向量組成的矩陣uc(fj)和右奇異向量組成的矩陣vc(fj)；
23、則第j個頻點對應的聚焦矩陣t(fj)＝uc(fj)vc(fj)h，第j個頻點對應的聚焦后的協方差矩陣
24、步驟7)，對各個頻點對應的聚焦后的協方差矩陣取平均得到最終協方差矩陣
25、對進行特征值分解得到其特征向量組成的矩陣u，取出矩陣u的第k+1列到最后一列最為最終的噪聲子空間矩陣un；
26、步驟8)，將待定位區域按照預設的網格邊長閾值進行分割，形成若干網格，令每個網格中心點的坐標為該網格的坐標；
27、步驟9)，構造關于網格坐標p的代價函數如下：
28、
29、式中，
30、由于γ＝[ρ1,…,ρl]t為待求解的l個觀測站在接收輻射源的過程中所產生的未知的信道衰減；
31、則代價函數轉換為：
32、
33、其中e1＝[1,0,...,0]t是l×1維矩陣；
34、步驟10)，令根據拉格朗日乘子法求解轉換后的代價函數得：
35、
36、將求解到的γ代入代價函數中，得到輻射源的位置估計函數
37、步驟11)，將每個網格的坐標依次輸入位置估計函數得到每個網格對應的估計值，最大的k個估計值對應的網格即為待求的k個遠場輻射源的位置。
38、本專利技術采用以上技術方案與現有技術相比，具有以下技術效果：
39、在定位寬帶輻射源的場景下，本專利技術方法相比傳統的ism-dpd方法(未使用聚焦思想處理)和fss-dpd方法(未將所有觀測站數據進行融合處理，丟失部分信息)，在保證計算復雜度未提升的同時，顯著提升了定位精度。
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1.一種數據融合與頻率聚焦的寬帶輻射源直接定位算法，特征在于，包括以下步驟：
【技術特征摘要】
1.一種數據融合與頻率聚焦的寬帶輻射源...
【專利技術屬性】
技術研發人員：李建峰，李大偉，唐王昊，高衡，張小飛，
申請(專利權)人：南京航空航天大學，
類型：發明
國別省市：
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