[发明专利]协同短波多站角度与卫星时频的超视距目标直接定位方法

说明书

本发明提供一种协同短波多站角度与卫星时频的超视距目标直接定位方法。该方法包括利用多个短波观测站对待定位辐射源发射的短波信号进行接收和采集，依次建立辐射源地理坐标与其发射的短波信号到达不同短波观测站的方位角之间的代数关系式；利用多颗卫星对待定位辐射源发射的卫星信号转发，并进行接收和采集，依次建立该辐射源地理坐标与其发射的卫星信号经过每颗卫星转发到卫星地面站传播时延、多普勒频偏之间的代数关系式，再表示为与待定位辐射源地理坐标有关的表达式；地面中心站基于短波和卫星信号数据获得估计辐射源经纬度的优化模型，对其进行数值优化，获得辐射源经纬度估计值。本发明具有较快的收敛速度，无需网格搜索。

技术领域

本发明涉及无线信号定位技术领域，尤其涉及一种协同短波多站角度与卫星时频的超视距目标直接定位方法。

背景技术

众所周知，无线电信号定位技术对于目标发现及其态势感知具有十分重要的意义，经过近几十年的发展，该技术在理论和工程应用中都取得了长足的进展。根据定位手段进行划分，无线电定位可分为星基无线电定位与陆基无线电定位。星基无线电定位系统，即卫星导航定位系统具有大范围的高精度定位、测速和提供定时服务的能力，在国防和国民经济各个领域得到了广泛应用。在陆基无线电定位系统中，人们将利用处于短波频段的电磁波进行无线电通信的方式称为短波通信，此种通信方式不论是在民用领域还是在军事领域中都获得了持久、广泛的应用，因此短波定位系统是陆基无线电定位系统的重要组成部分。

短波超视距目标信号是经过电离层折射后入射至地面观测站，考虑实际中电离层的实时状态难以准确估计，短波超视距目标定位大多通过多阵地测向(方位角)交汇定位实现；基于卫星系统的无线电定位方式，一般是待定位辐射源发射的卫星信号经过大于等于2颗通信卫星转发至地面观测站，通过利用信号传播路径的时延差或/与接收信号的多普勒频差信息实现定位。前者的定位精度对目标与观测站的距离非常敏感，尤其对远距离目标定位精度受限；后者虽然定位距离比短波体制的鲁棒性更强，但是时差与频差估计精度易受带宽影响，且容易出现时差估计模糊。此外，从地球参考椭球的角度来看，短波定位的几何精度因子(Geometric Dilution Precision,GDOP)与卫星定位的GDOP也是互不相同的。

另一方面，传统无源定位技术大多采用两步估计方式，即首先从接收信号中提取出用于定位的相关参数(主要包括空域、时域、频域以及能量域等参量)，然后利用这些中间参数确定目标位置参数或者速度参数。虽然这种两步定位模式在现代无源定位系统中被广泛使用，但以色列学者A.J.Weiss和A.Amar却指出了其中所存在的诸多缺点，包括需要计算较多的中间参数。

发明内容

针对现有的无线电信号定位方法中存在的定位精度受限、需要计算的中间参数较多的问题，本发明提供一种协同短波多站角度与卫星时频的超视距目标直接定位方法，可以显著提升对地球表面超视距(远距离)辐射源的定位精度，并且通过Newton型迭代公式来实现，具有较快的收敛速度，无需网格搜索，运算高效。

本发明提供的一种协同短波多站角度与卫星时频的超视距目标直接定位方法，包括：

步骤1：利用K₁个短波观测站接收和采集待定位辐射源发射的短波信号，K₁＞1；

步骤2：利用K₁个短波观测站的地理坐标，依次建立待定位辐射源的地理坐标与其发射的短波信号到达K₁个短波观测站的方位角之间的代数关系式；

步骤3：依次将K₁个短波观测站多个采样时刻的阵列接收信号组成K₁个新的短波接收信号矢量，并将K₁个新的短波接收信号矢量表示为与待定位辐射源的地理坐标有关的表达式；

步骤4：利用K₂颗卫星转发待定位辐射源发射的卫星信号，并通过不同卫星地面站接收和采集所述卫星信号；