[发明专利]基于信号强度多波束空间分布的地面辐射源单星定位方法

权利要求书

1.一种基于信号强度多波束空间分布的地面辐射源单星定位方法，其特征在于，包括以下步骤：

(10)构建方向图指向模型：根据天线方向图函数及天线增益与俯仰角和方位角之间的联系，构建天线方向图指向模型；

(20)获取辐射信号强度空间分布：根据卫星接收的地面辐射信号特征参数和强度，确定主接收波束及其空分同频复用波束，根据接收辐射信号强度最强的多个空分同频复用波束，得到辐射信号强度在多波束环境下的空间分布；

(30)求解辐射源位置指向：根据天线方向图指向模型和辐射信号强度空间分布，建立定向方程组，求解定向方程组，获得辐射源位置指向；

(40)获取辐射源经纬度：根据辐射源位置指向，结合地理信息与星历信息，得到地面辐射源的经纬度。

2.权利要求1所述的地面辐射源单星定位方法，其特征在于，所述(10)构建方向图指向模型步骤包括：

(11)获取天线方向图函数：若天线增益与指向关系为数据库形式储存，则根据数据库对天线方向图进行拟合，得到星载多波束天线各波束天线方向图函数；否则，根据多波束天线的设计特性及参数，获取星载多波束天线各波束天线方向图函数；

(12)构建方向图指向模型：根据各波束天线方向图函数，结合各波束中心指向，将天线增益与俯仰角和方位角相关联，得到反映指向与天线增益之间函数关系的方向图指向模型。

3.根据权利要求2所述的地面辐射源单星定位方法，其特征在于，所述(11)获取天线方向图函数步骤中，根据多波束天线的设计特性及参数，获取星载多波束天线各波束天线方向图函数具体为：

针对单个点波束，假设点波束中心增益为G₀，波束增益G按下式近似计算为，

单位为dBi，

其中，u＝2.07123sin(φ)/sin(φ_3dB)，J₁(u)和J₃(u)分别是1阶和3阶第一类贝塞尔函数，φ_3dB是天线增益相对波束中心3dB衰减处所对应的角度，φ表示辐射源信号入射方向与点波束中心之间的夹角；

假设卫星天线口径为D，辐射信号的波长为λ，则

单位为度；

当φ＝0时，卫星天线增益为波束中心增益：

单位为dBi。

4.根据权利要求3所述的地面辐射源单星定位方法，其特征在于，所述(12)构建方向图指向模型步骤具体为：

俯仰角和方位角θ与α和β的转换如下式，

cosθ=tanαtan2α+tan2β,]]>

式中，α为任意指向位置在平行于卫星运行方向上与星下点的夹角；β为任意指向位置在垂直于卫星运行方向上与星下点的夹角，

将辐射源信号任意入射方向与点波束中心之间的夹角φ与角α和角β的关联：

其中，俯仰角(α，β)为辐射源信号任意入射指向，(α₀，β₀)为波束中心指向。

5.根据权利要求1所述的地面辐射源单星定位方法，其特征在于，所述(20)获取辐射信号强度空间分布步骤包括：

(21)确定主波束和同频复用波束：卫星接收到地面辐射源信号，对接收的辐射信号特征参数进行认知，确定主接收波束及其空分同频复用波束；

(22)测量辐射信号强度：精确测量接收信号主波束与空分同频复用波束中辐射信号的强度，找出接收辐射信号最强的三个同频复用波束，得到辐射信号强度在多波束环境下的空间分布。