一种单发多收无源雷达随机目标的定位方法及装置与流程

技术特征：

1.一种单发多收无源雷达随机目标的定位方法，其特征在于，包括：

在设定的二维平面内，确定发射机和至少三台不共线接收机的坐标位置，第i个接收机以第i个半径围绕第i个中心点做匀速圆周运动，其中，所述至少三台不共线接收机中包括所述第i个接收机；

所述二维平面内的随机目标，所述发射机和所述第i个接收机形成的第i个单发单收通道，通过公式(1)，确定所述随机目标在所述第i个单发单收通道内的第i个测向模型；

根据所述至少三台不共线接收机确定的至少三个测向模型，通过公式(2)，确定所述随机目标在所述二维平面内的定位结果；

所述公式(1)如下所示：

$F_i(n,m)=\left|\underset{k=1}{\overset{K}{\Σ}}{F}_i(n,m,k)\right|$

所述公式(2)如下所示：

$F(n,m)=F_1(n,m)\⊗F_2(n,m)\⊗...\⊗F_W(n,m)$

其中，F_i(n,m)为第i个测向模型，F(n,m)所述随机目标在所述二维平面内的定位结果，σ为所述随机目标的散射强度，λ为所述发射机发射的信号波长，R_t0是所述发射机与和所述随机目标之间的距离，(x_n，y_m)为网格坐标，r_i为第i个半径，θ_i(k)为θ_i(t)的离散采样形式，(x₀，y₀)为所述随机目标在所述二维平面内的坐标值，(x_ri，y_ri)为第i个接收机转动中心坐标，F_i(n,m,k)为波采样矩阵与信号匹配矩阵的Hadamard积，k为第i个接收机转动过程中的第k次采样。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述二维平面内的随机目标，所述发射机和所述第i个接收机形成的第i个单发单收通道，通过公式(1)，确定所述随机目标在所述第i个单发单收通道内的第i个测向模型，包括：

通过下列公式，确定所述随机目标，所述发射机和所述第i个接收机的在t时刻时，所述第i个单发单收通道的斜矩历程：

$\begin{array}{c}{R}_i\left(t\right)=\sqrt{{(x_t-x_0)}^2+{(y_t-y_0)}^2}+\sqrt{{(x_0-x_{ri}-r_i{\mathrm{cos\θ}}_i(t\left)\right)}^2+{(y_0-y_{ri}-r_i{\mathrm{sin\θ}}_i(t\left)\right)}^2}\\ =R_{t0}+\sqrt{{(x_0-x_{ri}-r_i{\mathrm{cos\θ}}_i(t\left)\right)}^2+{(y_0-y_{ri}-r_i{\mathrm{sin\θ}}_i(t\left)\right)}^2}\end{array}$

当所述随机目标的位于所述二维平面内第m行，第n列中，且所述随机目标的坐标为(x_n,y_m)时，根据所述第i个单发单收通道的斜矩历程，通过下列公式，确定所述位于(x_n,y_m)点的随机目标位在所述第i个单发单收通道的解调后的回波信号：

$s_{n,m}\left(t\right)={\mathrm{\σ}}_{n,m}\exp \{-j\frac{2\mathrm{\π}}{\mathrm{\λ}}{R}_{tn,m}\}\exp \{-j\frac{2\mathrm{\π}}{\mathrm{\λ}}\sqrt{{(x_n-x_{ri}-r_i{\mathrm{cos\θ}}_i(t\left)\right)}^2+{(y_m-y_{ri}-r_i{\mathrm{sin\θ}}_i(t\left)\right)}^2}\}$

根据下列公式，确定所述随机目标的回波采样矩阵：

$S_i(n,m,k)={\mathrm{\σ}}_{n,m}\exp \{-j\frac{2\mathrm{\π}}{\mathrm{\λ}}{R}_{tn,m}\}\exp \{-j\frac{2\mathrm{\π}}{\mathrm{\λ}}\sqrt{{(x_n-x_{ri}-r_i{\mathrm{cos\θ}}_i(k\left)\right)}^2+{(y_m-y_{ri}-r_i{\mathrm{sin\θ}}_i(k\left)\right)}^2}\}$

通过下列公式确定一个与所述随机目标的回波采样矩阵具有相同尺寸的信号匹配矩阵：

$\begin{array}{c}{G}_i(n,m,k)=\exp \left\{j\frac{2\mathrm{\π}}{\mathrm{\λ}}\sqrt{{(x_n-x_{ri}-r_i{\mathrm{cos\θ}}_i(k\left)\right)}^2+{(y_m-y_{ri}-r_i{\mathrm{sin\θ}}_i(k\left)\right)}^2}\right\}\\ n=1,L,Nm=1,L,Mk=1,L,K\end{array}$

通过下列公式，确定所述所述随机目标的回波采样矩阵和所述信号匹配矩阵的Hadamard积：

$F_i(n,m,k)=S_i(n,m,k)\⊗G_i(n,m,k)$

其中，R_i(t)为t时刻时所述第i个单发单收通道的斜矩历程，s_n,m(t)为所述第i个单发单收通道的解调后的回波信号，S_i(n,m,k)为所述随机目标的回波采样矩阵，G_i(n,m,k)为与所述随机目标的回波采样矩阵具有相同尺寸的信号匹配矩阵，σ_n,m为所述随机目标的散射强度、R_tn,m为所述随机目标与所述发射机之间的距离，n＝1,L,N m＝1,L,M k＝1,L,K。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述确定所述位于(x_n,y_m)点的随机目标位在所述第i个单发单收通道的解调后的回波信号之前，还包括：

当所述发射机发射的单频连续波信号频率为f，目标散射强度为σ，通过下列公式确定所述第i个单发单收通道的解调后的目标回波信号：

$\begin{array}{c}s\left(t\right)=\mathrm{\σ}\exp \{-j2\mathrm{\π}f\frac{R_i\left(t\right)}{c}\}\\ =\mathrm{\σ}\exp \{-j\frac{2\mathrm{\π}}{\mathrm{\λ}}{R}_{t0}\}\exp \{-j\frac{2\mathrm{\π}}{\mathrm{\λ}}\sqrt{{(x_0-x_{ri}-r_i{\mathrm{cos\θ}}_i(t\left)\right)}^2+{(y_0-y_{ri}-r_i{\mathrm{sin\θ}}_i(t\left)\right)}^2}\}\end{array}$

其中，s(t)为所述第i个单发单收通道的解调后的目标回波信号。

4.一种单发多收无源雷达随机目标的定位装置，其特征在于，包括：

第一确定单元，用于在设定的二维平面内，确定发射机和至少三台不共线接收机的坐标位置，第i个接收机以第i个半径围绕第i个中心点做匀速圆周运动，其中，所述至少三台不共线接收机中包括所述第i个接收机；

第二确定单元，用于所述二维平面内的随机目标，所述发射机和所述第i个接收机形成的第i个单发单收通道，通过公式(1)，确定所述随机目标在所述第i个单发单收通道内的第i个测向模型；

第三确定单元，用于根据所述至少三台不共线接收机确定的至少三个测向模型，通过公式(2)，确定所述随机目标在所述二维平面内的定位结果；

所述公式(1)如下所示：

$F_i(n,m)=\left|\underset{k=1}{\overset{K}{\Σ}}{F}_i(n,m,k)\right|$

所述公式(2)如下所示：

$F(n,m)=F_1(n,m)\⊗F_2(n,m)\⊗...\⊗F_W(n,m)$

其中，F_i(n,m)为第i个测向模型，F(n,m)所述随机目标在所述二维平面内的定位结果，σ为所述随机目标的散射强度，λ为所述发射机发射的信号波长，R_t0是所述发射机与和所述随机目标之间的距离，(x_n，y_m)为网格坐标，r_i为第i个半径，θ_i(k)为θ_i(t)的离散采样形式，(x₀，y₀)为所述随机目标在所述二维平面内的坐标值，(x_ri，y_ri)为第i个接收机转动中心坐标，F_i(n,m,k)为波采样矩阵与信号匹配矩阵的Hadamard积，k为第i个接收机转动过程中的第k次采样。

5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述第二确定单元具体用于：

通过下列公式，确定所述随机目标，所述发射机和所述第i个接收机的在t时刻时，所述第i个单发单收通道的斜矩历程：

$\begin{array}{c}{R}_i\left(t\right)=\sqrt{{(x_t-x_0)}^2+{(y_t-y_0)}^2}+\sqrt{{(x_0-x_{ri}-r_i{\mathrm{cos\θ}}_i(t\left)\right)}^2+{(y_0-y_{ri}-r_i{\mathrm{sin\θ}}_i(t\left)\right)}^2}\\ =R_{t0}+\sqrt{{(x_0-x_{ri}-r_i{\mathrm{cos\θ}}_i(t\left)\right)}^2+{(y_0-y_{ri}-r_i{\mathrm{sin\θ}}_i(t\left)\right)}^2}\end{array}$

当所述随机目标的位于所述二维平面内第m行，第n列中，且所述随机目标的坐标为(x_n,y_m)时，根据所述第i个单发单收通道的斜矩历程，通过下列公式，确定所述位于(x_n,y_m)点的随机目标位在所述第i个单发单收通道的解调后的回波信号：

$s_{n,m}\left(t\right)={\mathrm{\σ}}_{n,m}\exp \{-j\frac{2\mathrm{\π}}{\mathrm{\λ}}{R}_{tn,m}\}\exp \{-j\frac{2\mathrm{\π}}{\mathrm{\λ}}\sqrt{{(x_n-x_{ri}-r_i{\mathrm{cos\θ}}_i(t\left)\right)}^2+{(y_m-y_{ri}-r_i{\mathrm{sin\θ}}_i(t\left)\right)}^2}\}$

根据下列公式，确定所述随机目标的回波采样矩阵：

$S_i(n,m,k)={\mathrm{\σ}}_{n,m}\exp \{-j\frac{2\mathrm{\π}}{\mathrm{\λ}}{R}_{tn,m}\}\exp \{-j\frac{2\mathrm{\π}}{\mathrm{\λ}}\sqrt{{(x_n-x_{ri}-r_i{\mathrm{cos\θ}}_i(k\left)\right)}^2+{(y_m-y_{ri}-r_i{\mathrm{sin\θ}}_i(k\left)\right)}^2}\}$

通过下列公式确定一个与所述随机目标的回波采样矩阵具有相同尺寸的信号匹配矩阵：

$\begin{array}{c}{G}_i(n,m,k)=\exp \left\{j\frac{2\mathrm{\π}}{\mathrm{\λ}}\sqrt{{(x_n-x_{ri}-r_i{\mathrm{cos\θ}}_i(k\left)\right)}^2+{(y_m-y_{ri}-r_i{\mathrm{sin\θ}}_i(k\left)\right)}^2}\right\}\\ n=1,L,Nm=1,L,Mk=1,L,K\end{array}$

通过下列公式，确定所述所述随机目标的回波采样矩阵和所述信号匹配矩阵的Hadamard积：

$F_i(n,m,k)=S_i(n,m,k)\⊗G_i(n,m,k)$

其中，R_i(t)为t时刻时所述第i个单发单收通道的斜矩历程，s_n,m(t)为所述第i个单发单收通道的解调后的回波信号，S_i(n,m,k)为所述随机目标的回波采样矩阵，G_i(n,m,k)为与所述随机目标的回波采样矩阵具有相同尺寸的信号匹配矩阵，σ_n,m为所述随机目标的散射强度、R_tn,m为所述随机目标与所述发射机之间的距离，n＝1,L,N m＝1,L,M k＝1,L,K。

6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述第二确定单元还用于：

当所述发射机发射的单频连续波信号频率为f，目标散射强度为σ，通过下列公式确定所述第i个单发单收通道的解调后的目标回波信号：

$\begin{array}{c}s\left(t\right)=\mathrm{\σ}\exp \{-j2\mathrm{\π}f\frac{R_i\left(t\right)}{c}\}\\ =\mathrm{\σ}\exp \{-j\frac{2\mathrm{\π}}{\mathrm{\λ}}{R}_{t0}\}\exp \{-j\frac{2\mathrm{\π}}{\mathrm{\λ}}\sqrt{{(x_0-x_{ri}-r_i{\mathrm{cos\θ}}_i(t\left)\right)}^2+{(y_0-y_{ri}-r_i{\mathrm{sin\θ}}_i(t\left)\right)}^2}\}\end{array}$

其中，s(t)为所述第i个单发单收通道的解调后的目标回波信号。