一種星載和差比幅單脈沖測向定位方法、裝置及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及測向定位技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種星載和差比幅單脈沖測向定位方 法、裝置及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著衛(wèi)星無源定位技術(shù)的不斷發(fā)展及應用拓展，各類無源定位體制中，測向定位 是單星定位體制的主要方法之一。為了提高定位精度，需要不斷提高測向精度。各類測向 體制中，和差比幅單脈沖測向體制具有測向精度較高、設備量較少的特點。和差比幅單脈沖 測向系統(tǒng)中，和差通道相位差通常可以在地面校準，但完全可能在工作環(huán)境中由于溫度、真 空度的變化產(chǎn)生緩變，是一種影響測向精度的重要因素。傳統(tǒng)的單星測向定位方法采用單 脈沖測向與輻射源測向定位兩個步驟估計輻射源位置，而忽略了和差通道相位差可能造成 的測向誤差。因此，當和差通道存在較大相位差時，將造成定位精度嚴重下降。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 鑒于上述問題，提出了本發(fā)明以便克服上述問題或者至少部分地解決上述問題， 本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的：
[0004] -方面，本發(fā)明提供了一種星載和差比幅單脈沖測向定位方法，包括：
[0005] 將單脈沖測向與輻射源測向定位建模為離散非線性動態(tài)系統(tǒng)狀態(tài)估計模型；
[0006] 獲取所述離散非線性動態(tài)系統(tǒng)狀態(tài)估計模型的初始值及在衛(wèi)星的運動過程中各 個時刻觀察到的輻射源量測向迭代值；
[0007] 通過單脈沖測向與輻射源測向定位建模為離散非線性動態(tài)系統(tǒng)狀態(tài)估計模型以 及所述獲取的初始值以及迭代值，獲取所述輻射源位置與和差通道相位差。
[0008] 優(yōu)選地，所述離散非線性動態(tài)系統(tǒng)狀態(tài)估計模型，采用無跡卡爾曼濾波算法迭代 估計所述輻射源位置與和差通道相位差。
[0009] 優(yōu)選地，所述離散非線性動態(tài)系統(tǒng)狀態(tài)估計模型的初始值采用粒子濾波算法估計 無跡卡爾曼濾波算法的初始值。
[0010] 優(yōu)選地，所述單脈沖測向與輻射源測向定位建模為離散非線性動態(tài)系統(tǒng)狀態(tài)估計 模型同時估計所述輻射源位置與和差通道相位差。
[0011] 優(yōu)選地，所述輻射源狀態(tài)轉(zhuǎn)移模型為線性模型，而輻射源量測向模型為非線性模 型。
[0012] 另一方面，本發(fā)明提供了一種星載和差比幅單脈沖測向定位裝置，包括：
[0013] 建模模塊，用于將單脈沖測向與輻射源測向定位建模為離散非線性動態(tài)系統(tǒng)狀態(tài) 估計模型；
[0014] 初始值獲取模塊，用于獲取所述離散非線性動態(tài)系統(tǒng)狀態(tài)估計模型的初始值及在 衛(wèi)星的運動過程中各個時刻觀察到的輻射源量測向迭代值；
[0015] 濾波模塊，用于通過單脈沖測向與輻射源測向定位建模為離散非線性動態(tài)系統(tǒng)狀 態(tài)估計模型以及所述獲取的初始值以及迭代值，獲取所述輻射源位置與和差通道相位差。
[0016] 優(yōu)選地，所述離散非線性動態(tài)系統(tǒng)狀態(tài)估計模型，采用無跡卡爾曼濾波算法迭代 估計所述輻射源位置與和差通道相位差。
[0017] 優(yōu)選地，所述離散非線性動態(tài)系統(tǒng)狀態(tài)估計模型的初始值采用粒子濾波算法估計 無跡卡爾曼濾波算法的初始值。
[0018] 優(yōu)選地，所述單脈沖測向與輻射源測向定位建模為離散非線性動態(tài)系統(tǒng)狀態(tài)估計 模型同時估計所述輻射源位置與和差通道相位差；
[0019] 所述輻射源狀態(tài)轉(zhuǎn)移模型為線性模型，而輻射源量測向模型為非線性模型。
[0020] 再一方面，本發(fā)明提供了一種星載和差比幅單脈沖測向定位系統(tǒng)，包括：如上所述 星載和差比幅單脈沖測向定位裝置。
[0021] 本發(fā)明的技術(shù)方案通過采用非線性系統(tǒng)濾波方法對輻射源位置與和差通道相位 差進行同時估計，以提高輻射源/干擾源定位精度。
【附圖說明】
[0022] 圖1為本發(fā)明實施例提供的一種星載和差比幅單脈沖測向定位方法流程圖；
[0023] 圖2為本發(fā)明實施例提供的一種星載和差比幅單脈沖測向定位裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024] 圖3為本發(fā)明實施例提供的一種星載和差比幅單脈沖測向定位系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025] 圖4為本發(fā)明實施例提供的一種星載和差比幅單脈沖測向定位過程中坐標體系 示意圖；
[0026] 圖5為本發(fā)明實施例提供的一種星載和差比幅單脈沖測向定位過程中衛(wèi)星與輻 射源相對位置關(guān)系示意圖；
[0027] 圖6為本發(fā)明實施例提供的一種星載和差比幅單脈沖測向定位過程中Δ β = 15°時輻射源位置的濾波估計過程示意圖；
[0028] 圖7為本發(fā)明實施例提供的一種星載和差比幅單脈沖測向定位過程中Δ β = 15°時各個時刻輻射源位平均置估計誤差示意圖；
[0029] 圖8為本發(fā)明實施例提供的一種星載和差比幅單脈沖測向定位過程中不同和差 通道相位差情況下的平均位置估計誤差示意圖。
【具體實施方式】
[0030] 為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明實施方 式作進一步地詳細描述。
[0031] 如圖1為所示為本發(fā)明實施例提供的一種星載和差比幅單脈沖測向定位方法流 程圖；該星載和差比幅單脈沖測向定位方法包括：
[0032] 101 :將單脈沖測向與輻射源測向定位建模為離散非線性動態(tài)系統(tǒng)狀態(tài)估計模 型；
[0033] 102:獲取所述離散非線性動態(tài)系統(tǒng)狀態(tài)估計模型的初始值及在衛(wèi)星的運動過程 中各個時刻觀察到的輻射源量測向迭代值；
[0034] 103 :通過單脈沖測向與輻射源測向定位建模為離散非線性動態(tài)系統(tǒng)狀態(tài)估計模 型以及所述獲取的初始值以及迭代值，獲取所述輻射源位置與和差通道相位差。
[0035] 需要說明的是，所述離散非線性動態(tài)系統(tǒng)狀態(tài)估計模型，采用無跡卡爾曼濾波算 法迭代估計所述輻射源位置與和差通道相位差。
[0036] 還需要說明的是，所述離散非線性動態(tài)系統(tǒng)狀態(tài)估計模型的初始值采用粒子濾波 算法估計無跡卡爾曼濾波算法的初始值。
[0037] 還需要說明的是，所述單脈沖測向與輻射源測向定位建模為離散非線性動態(tài)系統(tǒng) 狀態(tài)估計模型同時估計所述輻射源位置與和差通道相位差。
[0038] 還需要說明的是，所述輻射源狀態(tài)轉(zhuǎn)移模型為線性模型，而輻射源量測向模型為 非線性模型。
[0039] 基于以上實施例，如圖2所示，為本發(fā)明實施例提供的一種星載和差比幅單脈沖 測向定位裝置結(jié)構(gòu)示意圖；該星載和差比幅單脈沖測向定位裝置包括：
[0040] 建模模塊201，用于將單脈沖測向與輻射源測向定位建模為離散非線性動態(tài)系統(tǒng) 狀態(tài)估計模型；
[0041] 初始值獲取模塊202,用于獲取所述離散非線性動態(tài)系統(tǒng)狀態(tài)估計模型的初始值 及在衛(wèi)星的運動過程中各個時刻觀察到的輻射源量測向迭代值；
[0042] 濾波模塊203,用于通過單脈沖測向與輻射源測向定位建模為離散非線性動態(tài)系 統(tǒng)狀態(tài)估計模型以及所述獲取的初始值以及迭代值，獲取所述輻射源位置與和差通道相位 差。
[0043] 需要說明的是，所述離散非線性動態(tài)系統(tǒng)狀態(tài)估計模型，采用無跡卡爾曼濾波算 法迭代估計所述輻射源位置與和差通道相位差。
[0044] 還需要說明的是，所述離散非線性動態(tài)系統(tǒng)狀態(tài)估計模型的初始值采用粒子濾波 算法估計無跡卡爾曼濾波算法的初始值。
[0045] 還需要說明的是，所述單脈沖測向與輻射源測向定位建模為離散非線性動態(tài)系統(tǒng) 狀態(tài)估計模型同時估計所述輻射源位置與和差通道相位差；
[0046] 所述輻射源狀態(tài)轉(zhuǎn)移模型為線性模型，而輻射源量測向模型為非線性模型。
[0047] 基于以上星載和差比幅單脈沖測向定位方法及裝置，對本發(fā)明工作原理進行詳細 說明；
[0048] 如圖2中所示，所述建模模塊201的作用是構(gòu)建系統(tǒng)狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程與量測方程，設 定義坐標體系如圖4所示。如圖4中，0為跟蹤系統(tǒng)天線，P為目標，OA為天線電軸指向， OX' Y'為目標坐標系（OX' Y'所在平面為目標平面，且OA垂直于目標平面），OXY為天線坐 標系，Θ為天線電軸偏差角，α為OP與水平軸OX的夾角。
[0049] 通常衛(wèi)星距離輻射源Zd很遠（至少500km以上），一般假設衛(wèi)星至目標平面的距 離Zd不變。以某一時刻衛(wèi)星位置為參考基準點，此時輻射源在目標坐標系內(nèi)的坐標為（xo， y〇)。假設另一時刻k，衛(wèi)星相對于參考基準點的位置為（Xs(k)，ys(k))，則當和差通道相位 差為0°時比幅單脈沖測向處理結(jié)果為：
[0051] 式⑴中，zl(k)和z2(k)分別為方位、俯仰偏差電平，k為時間標志，G為已知處 理通道增益常數(shù)，wl (k)和w2(k)分別為方位、俯仰偏差電平估計誤差，且有：
[0052] W1 (k)~N (0, 〇 2) ⑵
[0053]