[发明专利]一种适用于分布式网络化雷达的信号级直接定位方法

说明书

本发明公开一种适用于分布式网络化雷达的信号级直接定位方法，应用于雷达目标定位领域，针对现有的直接定位法都不能适用于分布式网络化雷达系统的技术问题；本发明基于可进行多自由度自适应调整的激活态阵元天线的数量和位置，构建用于定位的子阵列；然后计算所构建的子阵列的阵列流形；根据子阵列的阵列流形，建立子阵元要素级联合似然函数；最后根据建立的子阵元要素级联合似然函数，通过多维网格搜索和牛顿迭代优化方法找出目标位置的最优估计值，实现了分布式网络化雷达系统中目标的信号级直接定位。

技术领域

本发明属于雷达目标定位领域，特别涉及一种分布式网络化雷达的直接定位技术。

背景技术

分布式网络化雷达是一种以无线传输为基准的新体制雷达，是利用多部阵列雷达组网探测目标的网状部署雷达。每部阵列雷达都是分布式网络上的一个节点，每个雷达节点都由一些随机分布的阵元天线构成。不同于阵元天线固定的，以实现单一功能和任务为指标的常规体制雷达，分布式网络化雷达可以根据多种任务需求对激活态阵元天线的数量和位置进行多自由度自适应优化，具有灵活多变、规模可控、可接入可接出、可重组、机动性强、抗摧毁能力强、抗干扰能力强等特点。对目标的定位一直都是雷达系统的重要应用，但适用于分布式网络化雷达的定位算法一直没有很好的解决方案，特别是适用于分布式网络化雷达的信号级直接定位算法。

在常规的两步数据级定位法中，各接收站分别处理各自的接收信号，然后仅将提取到的目标位置参数信息发送到中央处理器并解算出目标位置，该方法虽然降低了各接收站到中央处理器的信息传输压力，但忽略了所有接收信号的集中处理增益，使得定位性能在低信噪比环境下不甚理想，因此是次优的。目标的直接定位算法(又称单步定位法)已经成为当前的一个热点研究问题。该方法避免了来自同一辐射源的信号在各接收站单独处理所造成的信息损失，故在低信噪比环境中具有定位精度高和鲁棒性好等特点。直接定位算法又分为辐射源信号已知和未知两种情况，前者由于知道辐射源信号波形的先验信息，故是理论最优的。但这些方法大都建立在均匀、规则的阵列接收站上，在阵列结构上具有一定的局限性，不适用于分布式网络化雷达系统。文献“Direct Localization for MassiveMIMO,IEEE Transactions on Signal Processing,2017,vo65.10,pp.2475-2487”提出了适用于大规模MIMO雷达的目标直接定位算法，该算法利用MIMO雷达的多天线，高分辨率优势实现了多目标定位，但由于MIMO雷达的天线数量和位置都是固定的，导致阵列灵活性较差，规模不可控等问题。文献“基于稀疏阵型的多目标定位方法研究[D].战略支援部队信息工程大学,2019”提出了基于稀疏阵列的直接定位算法，其典型优势是利用稀疏阵列及虚拟阵元的构建实现了欠定条件下多目标信号的有效定位，但当某些阵元天线受到损坏时，不能实现阵元天线的接入接出等自适应调整，系统的定位性能将受到很大的影响。专利“联合角度、时延与多普勒信息的运动多站直接定位方法，CN109975754A”中给出了基于角度、时延和多普勒信息的运动多站直接定位方法，但其运动多站仍然是阵元天线固定的规则阵列。因此上述直接定位法都不能适用于分布式网络化雷达系统。

发明内容

本发明提出一种适用于分布式网络化雷达的信号级直接定位方法，有效地解决了分布式网络化雷达系统主动工作模式和被动探测非合作辐射源模式的目标高精度定位问题，特别是在低信噪比环境下的定位性能优于常规两步数据级定位。

本发明采用的即是方案为：一种适用于分布式网络化雷达的信号级直接定位方法，包括：

首先，构造用于定位的子阵列

子阵列的构建随定位任务要求不同而不同。例如，在一些对定位精度要求较低的民用领域里，可以降低各雷达节点的阵元天线激活率减少能源损耗；在对定位要求较高的军事应用中，可以提高天线激活率利用多天线提高定位精度，降低定位误差。同时，在各次任务中，根据天线激活率不重复的随机选择节点内激活态阵元天线的位置，降低天线使用率，使雷达节点寿命最大化。