[发明专利]一种基于卫星平台传感器系统的辐射源定位方法

说明书

本发明公开了一种基于卫星平台传感器系统的辐射源定位方法，所述辐射源定位方法包括：利用星载电磁矢量传感器接收短波信号，其中，所述短波信号来源于大气层内的短波辐射源；基于坡印廷定理，根短波信号对应的N次快拍信号获取短波信号的入射信息，其中，所述入射信息包括：方位角、俯仰角中的一种或组合；根据卫星轨道参数以及卫星姿态，将所述入射信息变换到地固坐标系中的来波到达角；基于所述来波到达角、短波发射频率估计、当前时刻时电离层电子浓度分布数据，利用射线追踪的方法定位出短波辐射源的位置。应用本发明，可以利用卫星实现大气层内短波辐射源的无源定位。

技术领域

本发明涉及辐射源定位技术领域，更具体涉及一种基于卫星平台传感器系统的辐射源定位方法。

背景技术

电离层能显著影响电磁波的传播，例如，会对短波信号产生能量吸收、相位变化、传播时延、路径折射、频率色散、极化旋转、多径效应等影响。因此，利用无线电波传播的现代电子系统如短波通信、短波技术侦察、天波超视距雷达(Over-the-Horizon Radar，OTHR)、全球卫星导航定位系统(Global Navigation Satellite System，GNSS)、空间目标监视雷达、航天测控雷达、星载合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar，SAR)、甚低频导航授时系统均需考虑电离层的影响。

由于电离层的生成和形态变化受太阳、地磁、中层大气活动等因素控制和影响，因此，电离层的介质特性决定了电离层短波传播具有不同于其它传播方式的特点。图1为短波经过电离层时的传播状态示意图，如图1所示，短波(3-30MHz)传播是与电离层关系最为密切的电磁波频段，短波电波到达电离层，可能发生4种情况(1)电波穿透电离层进入地球外层空间；(2)电波被电离层完全吸收；(3)电波由于电离层的不规则性被散射；(4)电波被电离层正常反射回地面。因此，在天基无线电侦查中，当短波穿透电离层进入地球外层空间后，会被近地卫星接收到，理论上可以根据卫星接收到的信号就可以获取地面目标辐射源位置。在短波穿越电离层过程中，由于电离层电子密度的时空分布(地方时、地理经纬度、太阳活动)，电离层分层介质的随机参变性和时空域的不同，导致短波传播具有一定程度上的不可预测性，进而导致辐射源定位不够准确。因此，如何实现大气层中的辐射源的准确定位是亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供了基于卫星平台传感器的辐射源定位方法、接收机及系统，以实现大气层中的辐射源的准确定位。

本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的：

本发明提供了基于卫星平台传感器的辐射源定位方法，应用于接收机，所述接收机与搭载电磁矢量传感器的卫星通信连接并组成卫星平台传感器系统，其中，所述电磁矢量传感器包括：三根正交设置的电偶极子以及三个正交设置的磁环；所述电偶极子的中点与所述磁环的圆心重合；所述电偶极子穿过所述磁环之间的交点；

所述辐射源定位方法包括以下步骤：

步骤1：利用星载电磁矢量传感器接收短波信号，其中，所述短波信号来源于大气层内的短波辐射源；

步骤2：基于坡印廷定理，根短波信号对应的N次快拍信号获取短波信号的入射信息，其中，所述入射信息包括：方位角、俯仰角中的一种或组合；

步骤3：根据卫星轨道参数以及卫星姿态，将所述入射信息变换到地固坐标系中的来波到达角；

步骤4：基于所述来波到达角、短波发射频率估计、当前时刻时电离层电子浓度分布数据，利用射线追踪的方法定位出短波辐射源的位置。

可选的，所述步骤2包括：

针对每一根偶极子以及每一个磁环，在采样率为F_s的条件下，采集偶极子以及磁环的N次快拍，其中，N为整数；

针对每一时刻，根据所述时刻对应的N次快拍信息的电场数据与磁场数据的叉乘获取所述时刻对应的坡印廷矢量；