[发明专利]基于谱峰扩散效应的搜索定位方法

说明书

技术领域

本发明属于传感器定位技术领域，具体涉及一种基于谱峰扩散效应的快速搜索定位方法。

背景技术

经典的MUSIC方法在确定目标位置，即方位角和俯仰角信息时，固定方位角情况下穷尽搜索俯仰角，然后步进方位角，再穷尽搜索俯仰角，直到穷尽搜索完所有方位角和俯仰角的二维组合，因此存在计算量庞大，搜索时间长的弊端。

发明内容

针对上述现有技术存在的不足，本发明的目的在于，提供一种基于谱峰扩散效应的快速搜索定位方法，显著减小了计算量，节省了计算时间，提高了定位的实时性。

为解决上述技术问题，本发明采用了以下技术方案：

基于谱峰扩散效应的搜索定位方法，将θ作为横坐标，作为纵坐标，其中，θ∈(0°,Θ)，Θ为所有目标方位角的最大搜索范围，Θ∈(0°,360°)，Φ为所有目标俯仰角的最大搜索范围，Φ∈(0°,90°)；点(0,0)、点(Φ,0)、点(0,Θ)和点(Φ,Θ)形成的矩形为目标二维角度的搜索区域；

设存在P个目标，P≥0，该P个目标的搜索定位包括以下步骤：

步骤一：以点O(Θ/2,Φ/2)为圆心，以Ω为半径形成圆，在该圆上进行搜索，搜索的谱峰函数P_NO-1为：

其中，Ω取值为Θ/4，单位为度；

a(δ)表示导向矢量，a^H(δ)表示导向矢量的共轭转置；

表示噪声子空间，表示噪声子空间的共轭转置；

δ表示圆O的圆心角，δ∈(0°,360°]；

当不存在目标时，即P＝0时，谱峰函数中不存在峰值点，结束搜索；

当存在P个目标，P≥1时，从谱峰函数P_NO-1中得到P个第一峰值点，继续进行步骤二至步骤三的搜索；

步骤二：步骤一中获得的P个第一峰值点分别对应圆上的P个第一搜索点，将圆心O分别与P个第一搜索点相连，得到P条直线，在第p条直线上进行搜索，p＝0,1,2,…,P，搜索的谱峰函数P_NO-2为

其中，a(l_p)表示导向矢量，a^H(l_p)表示导向矢量的共轭转置；

表示噪声子空间，表示噪声子空间的共轭转置；

l_p表示第p条直线的长度，l_p∈(0,L_p]，L_p表示l_p的最大长度，单位为度；

其中，表示第p个第二峰值对应的圆心角；

表示第p个第二峰值对应的方位角；

搜索完成后，每条直线上对应有一个第二峰值点，第p个第二峰值点对应第p条直线上的一个第二搜索点；

步骤三：以第p条直线上的第二搜索点为圆心，在该圆心所在的一组同心圆上搜索，搜索的谱峰函数P_NO-3为

其中，a(τ_p,ω_p)表示导向矢量，a^H(τ_p,ω_p)表示导向矢量的共轭转置；

表示噪声子空间，表示噪声子空间的共轭转置；

τ_p表示圆心角，τ_p∈(0°,360°]；

ω_p为搜索第p个目标时对应的同心圆的平均半径；

第p组同心圆中每个圆的半径为1°～5°；

搜索完成后，每组同心圆上对应有一个第三峰值点，第p个第三峰值点对应第p组同心圆其中一个圆上一个第三搜索点，第p个第三搜索点对应的二维坐标即为第p个目标的方位角和俯仰角。

进一步，所述的步骤三中的每组同心圆中圆的个数至少为三个，所述的相邻圆之间的半径差为2°。

本发明的有益效果体现在：

本发明首先在一个圆周上搜索，然后在直线上搜索，最后在一个小范围的同心圆上搜索，完成目标定位，谱峰扩散效应的利用使得搜索具有方向性，无需搜索方位角和俯仰角的穷尽组合；计算量和存储量小，搜索速度快，可实现目标快速定位。

附图说明

图1是本发明的快速搜索方法示意图。

图2是本发明方法与MUSIC方法的计算量。

图3是本发明定位均方根误差和计算量关系。

图4是本发明定位成功概率和计算量的关系。