[发明专利]一种单星测向定位地面辐射源的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及天基无源定位技术领域，特别涉及一种单星测向定位地面辐射源的方法和装置。

背景技术

现在战争已由陆、海、空三维立体战，发展到陆、海、空、天、磁多维空间站。随着各种高新技术在空中武器上的运用，传统的有源探测系统面临着电子干扰、隐身目标攻击、反辐射武器攻击等威胁。相比之下，无源传感器系统由于不需要发射电磁能量，仅仅利用辐射源自身信号进行探测与跟踪，具有良好的隐蔽性，对于提高复杂电子战环境下的生存能量具有重要意义。

其中高轨卫星由于其覆盖面广，不受气候影响等独特优点受到广泛关注。而获取辐射源位置是高轨卫星重要任务之一。对于地面辐射源，由于有地球面的约束条件，实现辐射源定位的方法及装置相对空中辐射源而言较为简单。当前常用基于卫星的地面辐射源定位体制主要包括单星测向定位体制，基于时/频差的双星定位体制和基于时差测量的三星定位体制。对于高频段地面辐射源，若发射天线尺寸较大，则其波束宽度就很窄，采用多星定位体制的可行性不强，往往只能采用单星测向定位体制。在众多测向方法中，和差单脉冲测向方法是一种测向精度较高的测向方法，但对于非合作辐射源信号，必须进行一段时间的累加平均处理确定较高的测向精度。

随着信息技术的发展，存在着高轨卫星波束覆盖域内多个跳频干扰源的情况。多个地面干扰源均在卫星工作频段内发射相同调制、带宽的跳频信号，而每一时刻多个地面干扰源发射信号频率不重叠，因而在卫星工作频段内形成多个干扰信号。对于上述情况，由于在前后时隙干扰信号频率跳变规律未知，难以仅基于频率信息建立干扰信号与辐射源的关联，因而无法实现同一干扰源多个时隙信号的累加平均。

发明内容

本发明提供了一种单星测向定位地面辐射源的方法和装置，以提升跳频辐射源的定位精度。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一方面，本发明提供了一种单星测向定位地面辐射源的方法，所述方法包括：

利用单颗卫星的阵列天线形成的和、差波束以及比幅波束扫描寻找辐射源信号，同步获取所述卫星覆盖范围内的多个地面辐射源在预定时间内每个时隙的和差信号以及比幅信号；

根据获取的所述预定时间内每个时隙的比幅信号对所述多个地面辐射源进行粗测向定位；同时对所述预定时间内每个时隙的和差信号进行采样、下变频、滤波处理后存储；

根据所述粗测向定位的结果对所述多个地面辐射源进行分类；

将所述存储的预定时间内相同时隙的和差信号相应匹配到分类后的每个地面辐射源；

对所述分类后的每个地面辐射源根据匹配的和差信号进行和差单脉冲精测向定位。

其中，所述根据所述粗测向定位的结果对所述多个地面辐射源进行分类包括：

对所述预设时间内的粗测向定位的结果进行聚类处理，获取聚类后每个簇的质心；

根据和每个簇内的定位点获得该簇的半径CEP_α；其中，α∈[0,1]，p(r)为簇内定位点落入以该簇的质心为圆心，r为半径的圆的概率；

根据每个簇的质心和半径对所述多个地面辐射源进行分类。

其中，所述对所述预设时间内的粗测向定位的结果进行聚类处理包括：

假设在所述预设时间内共获得N个时隙的比幅信号，则在预设时间内共获得N个粗测向定位的结果，每个粗测向定位的结果对应一个定位点，其中N为自然数；

从所述N个定位点中选择K个定位点作为初始质心，其中K为自然数，K<N；

将其他N-K个定位点分配到最近的质心，形成K个簇；

根据每个簇内的定位点至该簇质心的距离的均值，重新计算所述每个簇的质心，直至所述每个簇的质心不再发生变化。

其中，所述根据和每个簇内的定位点获得该簇的半径CEP_α包括：

假设p和q为所述K个簇中的任意两个簇，簇p与簇q的质心分别为C_p和C_q，

若簇p与簇q的半径之和CEP_α(p)+CEP_α(q)大于其质心之和β|C_p-C_q|，则对簇p的半径CEP_α(p)进行优化，直至簇p与簇q的半径之和CEP_α(p)+CEP_α(q)小于或等于其质心之和β|C_p-C_q|，其中β∈(0,1)。