基于多频率聚焦与融合的相干辐射源时差直接定位方法

摘要

为了提升分布式传感器场景下对于宽带辐射源的定位效果,本文提出了一种基于到达时间差(Time Difference Of Arrival,TDOA)的多频率聚焦与融合的相干辐射源直接定位(Direct Position Determination,DPD)方法 .首先,对衰减系数未知的传感器时域接收信号进行预处理,进行数据分段和频域变换,将宽带信号转化成若干个多快拍窄带频域信号;其次,根据最佳聚焦矩阵构造准则,构造聚焦矩阵,将各频率对应的信号聚焦到中心频率附近频谱能量最大的聚焦频率,得到聚焦后的接收数据;然后,根据子空间正交性建立关于辐射源位置的最小化代价函数,融合多个聚焦后的代价函数解决衰减系数未知的问题;最后,结合拉格朗日乘子法,通过网格点上代价函数值的谱峰搜索得到宽带辐射源的估计位置.所提方法可以在衰减系数未知的情况下实现相干辐射源的高精度定位,仿真和实际测试结果表明本文所提方法的有效性,在信噪比大于0 dB的四节点多径定位场景中,所提方法的定位性能较其他时差直接定位性能提升了30%以上.