[发明专利]基于阵元辐射能的辐射源有噪无源定向方法

说明书

本发明涉及空间物体定向技术。本发明公开了一种基于阵元辐射能的辐射源有噪无源定向方法，包括步骤：在m个面上布置传感器，使所述m个面接受同一辐射源照射，辐射源矢量为辐射源直接辐射在第i平面上的单位面积辐射能为e_i，第i平面的单位法矢量为建立定向矩阵和单位面积辐射能矩阵测量辐射源在所述m个面上的辐射能以及噪声能量根据公式求得辐射源的辐射源矢量根据公式求得辐射源的辐射源矢量的估计值由辐射源矢量得到辐射源的方向角α、β、γ：G、以代表因噪声干扰产生的估计误差，根据求得根据对定向误差进行估计。本发明可以根据系统信噪比来估计定向性能，对噪声进行抑制。

技术领域

本发明涉及空间物体定向技术，具体而言是关于辐射源的空间定向技术领域，特别涉及基于阵元辐射能的辐射源有噪无源定向方法。

背景技术

辐射源无源定向技术在航海、航天、电子战等军民应用领域具有重要地位和作用。现有研究重点集中在阵列信号处理的空间谱估计和光学成像两方面。前者以辐射源的频率、幅度和相位特征实现对远场无线电信号源的定向，探测对象限于无线电；后者以辐射源的光学特征实现对光辐射源的定向，探测对象限于光辐射源。理论上，空间谱估计在系统处理带宽内对空间信号源角度及相关变量的估计在精度上具有极大优势，在雷达、移动通信和声纳等领域具有广阔前景。但其对信号源数目的估计、信号源的解相干以及阵元通道传输特性的一致性等问题的解决方法尚存不足，在实用化上尚面临不少难题。另外，对于宽带信号源的定向，空间谱估计采用将其分解为若干窄带信号源来定向实现，这些方法要求阵元的数目大于信号源的数目，因此，其定向带宽受限于阵元数。光学成像的定向技术因精度高，已被广泛应用于许多领域，如航天中卫星姿态控制或航天登陆设备辅助定位中的太阳角测量，军事中在地面或空中对激光等光辐射源的无源定向来实现预警等。近年来出现了许多大视场、高精度的光辐射源定向方法，尤其在航天领域，如基于CMOS APS面阵等图像传感器的太阳定向方法和利用游标卡尺等其它太阳定向方法。然而，因实现原理限制，这些方法的探测视场小于180°，因阵列探测器与光源入射孔的高度大于0，或因探测器与狭缝的高度大于0，它们的探测视场均小于180°。针对空间谱估计和光学成像定向技术中存在的不足，一些文献提出用阵元辐射能对辐射源球面全视场定向的新技术。与空间谱估计和光学成像的定向技术相比，它以辐射源的基本特征辐射能来实现定向，理论上满足所有辐射源的无源定向，因此，在应用范围上具有极大优势；同时，其定向仅要求阵元探测输出的辐射能与辐射源辐射在阵元探测面上的能量的比值为同一常数，而辐射能的测量又相对简单，因此，在系统实现上也具有优势。然而，现有研究均为用3个被直接辐射阵元探测输出的辐射能定向辐射源的方法，因实现方法限制，它们都不具备抗噪性能，导致它们在实际应用中的定向精度易受噪声干扰，通常在晴天空下的太阳地面定向精度为4.4°。对于噪声环境中的定向应用，该技术尚缺少有效的抗干扰方法。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种基于阵元辐射能的辐射源有噪无源定向方法，用任意m(m>3)个被直接辐射平面探测输出的辐射能定向空间辐射源。

为了实现上述目的，根据本发明具体实施方式的一个方面，提供了一种基于阵元辐射能的辐射源有噪无源定向方法，包括如下步骤：

A、在m个面上布置传感器，所述m个面中存在3个法线不共面的平面；其中，m为整数，m＞3；

B、使所述m个面接受同一辐射源照射，辐射源矢量为辐射源直接辐射在第i平面上的单位面积辐射能为e_i，第i平面的单位法矢量为其中，α_i，β_i，γ_i为的方向角，i＝1,2,...,m；

C、建立定向矩阵和单位面积辐射能矩阵

D、测量辐射源在所述m个面上的辐射能以及噪声能量

E、根据公式求得辐射源的辐射源矢量根据公式求得辐射源的辐射源矢量的估计值其中：A^-1为A的逆矩阵，A^T为矩阵A的转置矩阵；