无人机定位方法、装置和系统

本技术涉及无人机定位，特别是涉及一种无人机定位方法、装置和系统。

背景技术：

1、随着低空经济与无人机应用的快速发展，无人机在物流配送、应急救援、巡检测绘等场景中的使用规模持续增长。与此同时，低空无人机违规飞行、非法入侵、航线冲突等风险显著上升，对无人机实现连续、可靠定位的需求日益迫切。

2、传统技术中，通过接收第三方辐射源的直射波与目标散射回波进行时频分析，完成目标位置与速度的解算。

3、然而，传统技术的观测量获取依赖直射波与散射回波的互相关运算结果。无人机这类非合作目标通常产生漫反射，且双基传播路径的衰减大，回波功率往往淹没在热噪声基底之下；同时，直射波泄露及其多径杂波进一步导致微弱的目标散射回波难以检测与分离，最终造成传统技术的无人机定位准确性与可靠性偏低，难以满足实际应用需求。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够提高无人机定位准确性的无人机定位方法、装置和系统。

2、第一方面，本技术提供了一种无人机定位方法，方法应用于监测站，包括：

3、获取参考通道采集的卫星直射信号，以及监测通道采集的混合信号；其中，卫星直射信号为宽带通信卫星下行直射信号，且卫星直射信号包括授时信号、同步导频序列和公共空口信号中的至少一项；混合信号包括直射泄露信号和待定位无人机对卫星下行信号散射后的散射回波信号；

4、根据卫星直射信号的载波相位，分别对卫星直射信号与混合信号进行多普勒去斜处理，得到卫星直射信号对应的第一宽带信号和混合信号对应的第二宽带信号；

5、对第一宽带信号和第二宽带信号进行信号提取，得到目标残差信号；

6、将目标残差信号发送至处理中心，目标残差信号用于指示处理中心根据目标残差信号，确定待定位无人机的无人机位置。

7、在其中一个实施例中，对第一宽带信号和第二宽带信号进行信号提取，得到目标残差信号，包括：

8、对第一宽带信号进行信号分解，得到第一宽带信号对应的多个第一子带信号；

9、对第二宽带信号进行信号分解，得到第二宽带信号对应的多个第二子带信号；

10、根据各第一子带信号和各第二子带信号，确定目标残差信号。

11、在其中一个实施例中，根据各第一子带信号和各第二子带信号，确定目标残差信号，包括：

12、确定对应的稀疏系数，并基于所述稀疏系数对应的目标干扰分量，对各第二子带信号进行对消处理，得到各第二子带信号对应的子带残差信号；

13、将各子带残差信号进行合并恢复处理，得到宽带残差信号；

14、对所述宽带残差信号进行逆向相位旋转，得到处理后的宽带残差信号；根据处理中心预先发送的相位校正因子，对处理后的宽带残差信号进行相位校正，得到目标残差信号。

15、第二方面，本技术提供了一种无人机定位方法，方法应用于处理中心，包括：

16、接收各监测站分别发送的目标残差信号；其中，目标残差信号是根据监测站根据参考通道采集的卫星直射信号，以及监测通道采集的混合信号确定的；

17、根据通信卫星在至少一个采样时刻的卫星位置，以及各监测站的监测站位置，对各目标残差信号进行时域对齐与相位补偿，得到针对监测空域内至少一个网格点的聚焦波形；其中，采样时刻为监测站对卫星直射信号进行载波相位连续观测的采样点；

18、对每一网格点对应的聚焦波形与纯净直射波信号计算互模糊函数，得到由残余时延和双基多普勒频率构成的二维搜索平面；

19、根据所述二维搜索平面中至少一个峰值点对应的残余时延和双基多普勒频移，确定待定位无人机的无人机位置。

20、在其中一个实施例中，根据通信卫星在至少一个采样时刻的卫星位置，以及各监测站的监测站位置，对各目标残差信号进行时域对齐与相位补偿，得到针对监测空域内至少一个网格点的聚焦波形，包括：

21、针对目标监测空域内的每个网格点，根据通信卫星在各采样时刻的卫星位置、各监测站的监测站位置和网格点的中心坐标，确定网格点相对于各监测站的传播时延；

22、根据网格点相对于各监测站的传播时延，对各监测站对应的残差信号进行时域对齐与相位补偿，得到网格点对应的聚焦波形。

23、在其中一个实施例中，根据各网格点相对于各监测站的传播时延，对各监测站对应的残差信号进行时域对齐与相位补偿，得到网格点对应的聚焦波形，包括：

24、针对目标监测空域内的每个网格点，根据网格点相对于各监测站的传播时延，对各监测站对应的残差信号进行重采样与时域平移，得到各监测站对应的第一残差信号；

25、针对目标监测空域内的每个网格点，根据网格点相对于各监测站的传播时延和差分多普勒频移，构造相位补偿因子，并基于相位补偿因子对各监测站对应的第一残差信号进行相位旋转，得到各监测站对应的第二残差信号；

26、针对目标监测空域内的每个网格点，将各监测站对应的第二残差信号进行加权求和，生成网格点对应的聚焦波形。

27、在其中一个实施例中，无人机定位方法还包括：

28、对纯净直射波信号进行载波相位连续观测，得到第一相位观测值；

29、接收各监测站发送的第二相位观测值；

30、基于第一相位观测值和各第二相位观测值，确定各监测站在各采样时刻相对于处理中心的载波相位差；

31、基于各监测站在各采样时刻相对于处理中心的载波相位差，对相邻采样时刻的载波相位差进行时间差分，得到各监测站相对于处理中心的差分相位增量；

32、基于各监测站相对于处理中心的差分相位增量，确定各监测站对应的站间时钟误差；

33、基于监测站的站间时钟误差和预设的初始相位差，生成各监测站对应的相位校正因子；

34、将各相位校正因子发送至相应的监测站；以使各监测站根据相应的相位校正因子对宽带残差信号进行相位校正，得到目标残差信号。

35、第三方面，本技术还提供了一种无人机定位装置，装置应用于监测站，包括：

36、获取模块，用于获取参考通道采集的卫星直射信号，以及监测通道采集的混合信号；其中，卫星直射信号为宽带通信卫星下行直射信号，且卫星直射信号包括授时信号、同步导频序列和公共空口信号中的至少一项；混合信号包括直射泄露信号和待定位无人机对卫星下行信号散射后的散射回波信号；

37、处理模块，用于根据卫星直射信号的载波相位，分别对卫星直射信号与混合信号进行多普勒去斜处理，得到卫星直射信号对应的第一宽带信号和混合信号对应的第二宽带信号；

38、处理模块，还用于对第一宽带信号和第二宽带信号进行信号提取，得到目标残差信号；

39、发送模块，用于将目标残差信号发送至处理中心，目标残差信号用于指示处理中心根据目标残差信号，确定待定位无人机的无人机位置。

40、第四方面，本技术还提供了一种无人机定位装置，装置应用于处理中心，包括：

41、接收模块，用于接收各监测站分别发送的目标残差信号；其中，目标残差信号是根据监测站根据参考通道采集的卫星直射信号，以及监测通道采集的混合信号确定的；

42、补偿模块，用于根据通信卫星在至少一个采样时刻的卫星位置，以及各监测站的监测站位置，对各目标残差信号进行时域对齐与相位补偿，得到针对监测空域内至少一个网格点的聚焦波形；其中，采样时刻为监测站对卫星直射信号进行载波相位连续观测的采样点；

43、定位模块，用于对每一所述网格点对应的聚焦波形与纯净直射波信号计算互模糊函数，得到由残余时延和双基多普勒频率构成的二维搜索平面；根据所述二维搜索平面中至少一个峰值点对应的残余时延和双基多普勒频移，确定待定位无人机的无人机位置。

44、第五方面，本技术还提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器存储有计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述无人机定位方法。

45、第六方面，本技术还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述无人机定位方法。

46、第七方面，本技术还提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述无人机定位方法。

47、第八方面，本技术还提供了一种无人机定位系统，无人机定位系统包括至少一个监测站和处理中心；

48、监测站，用于获取参考通道采集的卫星直射信号，以及监测通道采集的混合信号；其中，卫星直射信号为宽带通信卫星下行直射信号，且卫星直射信号包括授时信号、同步导频序列和公共空口信号中的至少一项；混合信号包括直射泄露信号和待定位无人机对卫星下行信号散射后的散射回波信号；

49、监测站，还用于根据卫星直射信号的载波相位，分别对卫星直射信号与混合信号进行多普勒去斜处理，得到卫星直射信号对应的第一宽带信号和混合信号对应的第二宽带信号；

50、监测站，还用于对第一宽带信号和第二宽带信号进行信号提取，得到目标残差信号；

51、监测站，还用于将目标残差信号发送至处理中心，目标残差信号用于指示处理中心根据目标残差信号，确定待定位无人机的无人机位置；

52、处理中心，用于接收各监测站分别发送的目标残差信号；其中，目标残差信号是根据监测站根据参考通道采集的卫星直射信号，以及监测通道采集的混合信号确定的；

53、处理中心，还用于根据通信卫星在至少一个采样时刻的卫星位置，以及各监测站的监测站位置，对各目标残差信号进行时域对齐与相位补偿，得到针对监测空域内至少一个网格点的聚焦波形；其中，采样时刻为监测站对卫星直射信号进行载波相位连续观测的采样点；

54、处理中心，还用于对每一网格点对应的聚焦波形与纯净直射波信号计算互模糊函数，得到由残余时延和双基多普勒频率构成的二维搜索平面；

55、处理中心，还用于根据二维搜索平面中至少一个峰值点对应的残余时延和双基多普勒频移，确定待定位无人机的无人机位置。上述无人机定位方法、装置和系统，通过采用双通道采集架构分别获取卫星直射信号与包含目标回波的混合信号；基于卫星直射信号的载波相位对两路信号同步执行多普勒去斜处理，抵消卫星高速运动带来的时变多普勒频移；对去斜后的两路宽带信号进行直射干扰对消，得到包含目标散射回波的残差信号，最终将残差信号回传至处理中心进行无人机定位。通过上述方式，提升了单个监测站的直射干扰抑制精度，可高效提纯微弱的目标散射回波，为后续多站联合定位提供可靠的信号基础，进而提升卫星外辐射源无人机定位的目标检测能力与定位准确性。