一种基于闭式补偿的高分辨率时延估计方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113484823A(43)申请公布日2021.10.08(21)申请号202110684638.1(22)申请日2021.06.21(71)申请人南京航空航天大学地址210016江苏省南京市秦淮区御道街29号(72)发明人李建峰李营营朱珂慧赵高峰(74)专利代理机构南京苏高专利商标事务所(普通合伙)32204代理人柏尚春(51)Int.Cl.G01S5/06(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图3页(54)发明名称一种基于闭式补偿的高分辨率时延估计方法(57)摘要本发明公开了一种基于闭式补偿的高分辨率时延估计方法，首先，无人机同步接收辐射源信号，并对接收到的信号进行采样处理，选取一路信号作为参考信号，将其余几路信号与参考信号作广义互相关处理；其次，基于最优互相关处理结果，得到初始时延差估计；然后，基于初始时延差进行一阶泰勒级数展开，获得泰勒时延补偿值，添加到初始时延差中得到高精度时延差估计值；最后，根据时延差估计值可以知晓辐射源与各无人机之间的距离差，通过建立双曲线方程组求解辐射源位置。本发明能够获得优于采样间隔的精准时延估计，有效提高定位精度；在获得高精度时延估计的同时，具有较低的计算复杂度，大大降低了计算量，达到高分辨率和低计算复杂度的性能需求。CN113484823ACN113484823A权利要求书1/2页1.一种基于闭式补偿的高分辨率时延估计方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)多架无人机同步接收辐射源信号，并对接收信号进行采样处理；(2)选取一路信号作为参考信号，将其余几路信号与参考信号作广义互相关处理；(3)基于最优广义互相关处理结果，得到初始时延差估计值；(4)对初始时延差进行一阶泰勒级数展开，获得泰勒时延补偿值，添加到初始时延中得到高精度时延差估计；(5)根据时延差估计值计算辐射源与各无人机之间的距离差，求解辐射源位置。2.根据权利要求1所述的基于闭式补偿的高分辨率时延估计方法，其特征在于，步骤(2)所述将其余信号与参考信号作广义互相关处理是将第m架无人机的接收信号与参考信号作广义互相关运算，其中广义互相关函数为：其中，X1(ω)和Xm(ω)分别为信号x1(t)和xm(t)的离散傅里叶变换，Ψ(ω)为广义加权函数，m表示第m架无人机，m＝2,3,...,M。3.根据权利要求1所述的基于闭式补偿的高分辨率时延估计方法，其特征在于，所述步骤(3)实现过程如下：对广义互相关函数结果进行谱峰搜索找到各个互相关函数的峰值所在的位置计算广义互相关函数的峰值可得初始时延差估计值：其中，ts＝1/fs，fs为采样频率，m＝2,3,...,M。4.根据权利要求1所述的基于闭式补偿的高分辨率时延估计方法，其特征在于，所述步骤(4)包括以下过程步骤：(41)对作广义互相关的其余路信号进行傅里叶变换得到：整理为：X＝S·A(τm)+N其中，L为采样点数，αm为幅度衰落系数，S(ωl)(l＝1,2,...,L)为目标辐射源信号s(t)的傅里叶变换，N(ωl)(l＝1,2,...,L)为加性高斯白噪声n(t)的傅里叶变换；(42)以A(τm)为初始值进行一阶泰勒级数展开得：泰勒时延补偿值为：其中，τm为各无人机与参考无人机之间的时延差；则：2CN113484823A权利要求书2/2页(43)计算相应的泰勒时延补偿值为：其中，S、和X为上一步骤中的辐射源信号的傅里叶变换函数、含有时延信息的函数和第m路接收信号的傅里叶变换函数；(44)计算目标辐射源信号到达各无人机与参考无人机之间的精时延差估计值为：5.根据权利要求1所述的基于时延补偿的多无人机协同定位方法，其特征在于，所述步骤(5)包括以下步骤：(51)将步骤(4)得到的高精度时延差估计值乘以真空中的光速来计算辐射源与各无人机之间的距离差，建立辐射源与各无人机之间距离差的双曲线方程组；(52)将双曲线方程组线性化，利用最小二乘法求解得到辐射源的位置。3CN113484823A说明书1/6页一种基于闭式补偿的高分辨率时延估计方法技术领域[0001]本发明属于无源定位技术领域，具体涉及一种基于闭式补偿的高分辨率时延估计方法。背景技术[0002]无源定位是一种在定位过程中不需要向外辐射电磁波信号，仅利用目标的辐射信号或者对特定已知信号的反射信号完成对目标的定位的技术。因其被动的工作方式，所以具有隐蔽性强、安全性高、定位精度高等优势，因而在防空系统的一体化与现代化、机载雷达检测系统以及远程预警系统等方面无源定位都占有一席之地，并且随着科技进步在电子对抗领域也起着日渐关键的作用。无源定位系统应用平台广泛，例如基于地面雷达系统的陆基平台，由于观测站固定，故易于实现，但是其受地面复杂环境影响较大，且灵活性很差。而基