[发明专利]基于装载互质线阵的无人机平台的辐射源定位装置及方法

说明书

基于装载互质线阵的无人机平台的辐射源定位装置及方法，本发明依托无人机平台，充分结合空中探测机动灵活和阵列定位高精度的优势，集成空中搜索定位功能，利用频谱监测模块对频谱数据进行实时采集，通过对装载阵列的接收数据进行信号处理，结合高精度的互质阵空间谱估计算法，快速搜索并精确定位辐射源的来波方向。本发明为基于空中平台进行辐射源测向提供一种新思路，可利用无人机结合互质阵列实现辐射源的高精度定位，旨在突破传统辐射源查找定位方法中的局限，攻克其中的关键技术，以协助无线电监测以及干扰查处。

技术领域

本发明属于无线辐射源测向的技术领域，特别涉及基于装载互质线阵的无人机平台的辐射源定位装置及方法。

背景技术

随着无线传输、无线通信技术的快速发展和多样化应用，对无线电监测工作提出了更高的要求。非法无线电会影响到人民群众的生活，威胁到民航飞行等安全，加剧电磁污染，更有甚者已危害国家安全。现阶段的干扰源搜索多采用定向天线，依靠固定监测站、移动监测车等监测模式排查，缺乏灵活性，且在遇到建筑物遮挡或复杂地理环境时其测向定位精度会大幅度下降，在监测平台所处位置较低时甚至无法收到无线电干扰信号，其覆盖面积也无法适应现代通信业务的发展，因而解决如此复杂电磁环境下的无线电监测工作是当务之急。

基于无人机平台的空中无线电监测与传统地面监测相比，具有更优的电磁传播路径，更广的覆盖范围，提高了无线电监测测向的精确度和灵活性，减小了复杂地理环境对无线电监测的影响，可大幅度提升无线电管理水平。与单个传感器天线相比，阵列天线在波束控制、空间分辨能力、提高信号增益、抗噪声能力等方面都具有更加明显的优势。互质阵列是稀疏阵列的一种主要形式，与阵元数相等的均匀线阵相比具有更高的空间自由度，可实现欠定的波达方向估计，具有更高的估计精度和分辨率。在无人机平台上装载互质线阵，可利用少量天线检测更多辐射源，并能实现更高精度的定位。

发明内容

本发明针对现有技术中的不足，提供一种基于装载互质线阵的无人机平台的辐射源定位装置及方法。旨在突破传统辐射源查找定位方法中的局限，攻克其中的关键技术，并为基于空中平台进行辐射源测向提供新思路，以协助无线电监测以及干扰查处。

一方面，本发明提供一种基于装载互质线阵的无人机平台的辐射源定位装置，依托无人机平台实现三维复杂搜索，利用频谱监测模块对无线电数据进行实时采集，通过对装载阵列的接收数据进行信号处理，根据高精度的阵列信号处理算法对目标辐射源进行快速定位。

另一方面，本发明提供一种装载互质线阵的无人机平台的辐射源定位方法，首先，对接收数据协方差矩阵进行矢量化处理，得到虚拟阵列的等效单快拍接收数据；然后，利用结合空间平滑的传播算子方法求得辐射源的粗估计值，该过程具有较低的复杂度；最后，在粗估计值附近构造局部完备字典集，基于压缩感知的方法重建优化问题并求解，得到辐射源的精确定位。该方法可克服传统压缩感知算法需构造全局完备字典、进行全局迭代求解带来高复杂度的不足，在保证估计精度的同时降低了运算复杂度，更利于辐射源的快速监测。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

基于装载互质线阵的无人机平台的辐射源定位装置，其特征在于，包括：无人机平台和地面分析终端；

所述无人机平台上集成频谱监测接收模块、无人机数据传输模块、飞行控制模块和高清光电探头；其中，频谱监测接收模块包括电磁频谱数据接收设备和互质线阵，用于搜索各个频点，采集目标辐射源的原始频谱数据，并通过无人机数据传输模块将频谱数据传输至地面终端进行处理；飞行控制模块根据规划的无人机航迹控制无人机飞行状态；高清光电探头用于排查现场进行拍摄取证，辅佐排查工作；