一种多站协同定位辐射源信息余弦相似度关联方法与流程

1.本发明涉及被动超视距协同探测定位技术。


背景技术：

2.辐射源信息包括到信号载频rf、脉冲宽度pw、重复周期pri、到达方向doa等雷达信号特征。在对海上超视距有源被动目标进行交叉定位时，若目标在超视距范围，在短时间内移动距离远小于目标到探测站距离，目标相对于探测站方位基本不变，可视作静止目标。同时，被动交叉定位需持续稳定的辐射源信号特征，若同一辐射源的载频、重复周期等信号特征多变，由于多个平台到辐射源的距离不同，多站无法同时侦测到辐射源，对海超视距协同系统无法对多个周期内辐射源信息完成关联，从而无法对该类目标定位。


技术实现要素：

3.为解决特征多变辐射源目标无法进行匹配关联和协同定位的问题，本发明通过计算多站目标余弦相似度进行匹配关联，提出了一种多站协同定位辐射源信息余弦相似度关联方法，实现了辐射源信号特征多变的目标完成关联识别及定位。
4.实现本发明的技术解决方案为一种多站协同定位辐射源信息余弦相似度关联方法，步骤为：
5.步骤1：(1.1)多站建立可存储m个目标n个周期辐射源信息的缓冲区，辐射源信息包括到信号载频rf、脉冲宽度pw、重复周期pri、到达方向doa；
6.(1.2)依次缓存第一个周期探测到的所有辐射源信息；
7.(1.3)记缓冲区缓存的辐射源数量为m，第i个周期探测到的辐射源ej(j＝1,
…
,n)依次与第i-1个周期内各个辐射源ek(k＝1,
…
,m)进行方位匹配，其中i≥2：当第i个周期的辐射源es(s＝1,
…
,n)与第i-1个周期的辐射源e
t
(t＝1,
…
,m)方位匹配，满足
△
doa≤3σ
doa
时，若辐射源es与e
t
的其它信号特征满足
△
rf≤3σ
rf
，
△
pw≤3σ
pw
，
△
pri≤3σ
pri
时，则采用es覆盖第i-1个周期的辐射源e
t
，否则保留该辐射源信号特征，其中，
△
·
为变化量，σ
x
为各信号特征测量精度；当第i个周期与第i-1个周期之间所有目标方位不匹配时，不更新辐射源ej(j＝1,
…
,m)信息，更新辐射源ek(k＝m 1,
…
,q)在新缓冲区中；
8.(1.4)若某一缓冲区辐射源e
l
信息在三个周期内不更新，剔除该辐射源，其中，l∈(1,
…
,m)；(1.5)重复(1.3)-(1.4)；
9.步骤2：a站设置重点搜索扇区，对搜索扇区的某被动目标x1重点关注，形成重点目标x1的辐射源信号持续变化特征；
10.步骤3：a站共享该重点目标x1的持续变化特征至b站，b站根据收到的重点目标x1方位确定重点关注扇区；
11.步骤4：b站在重点关注扇区滤出若干个缓冲区的被动辐射源目标y1…yn
，利用y1…yn
和x1的辐射源特征向量进行余弦相似度计算，确定关联的被动辐射源目标yk。记各个信号特征的余弦相似度分别为cs
rf
，cs
pw
，cs
pri
，cs
doa
，每个信号特征的余弦相似度的权重分别α1，
α2，α3，α4，其中α1 α2 α3 α4＝1且α1》α2》α3》α4以及α1》0.45，则辐射源信息的总关联余弦相似度为：
12.cs＝α1cs
rf
α2cs
pw
α3cs
pri
α4cs
doa
13.若cs大于判决门限thr
cs
，则判定两平台观测到的辐射源为同一辐射源；
14.步骤5：b站将关联到的辐射源信息yk共享至a站，a站和b站对该辐射源完成定位。
15.本发明通过计算计算多站辐射源目标余弦相似度的方法，可以解决辐射源目标多变情况下的匹配关联问题，在保证辐射源信息关联准确度的同时，有效提高了多站协同定位能力。
附图说明
16.图1为本发明步骤1缓存辐射源信息的流程示意图；
17.图2为本发明步骤3b站搜索扇区示意图，其中，α为b站搜索的扇区范围。
具体实施方式
18.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
19.本发明实施过程及信息处理流程如图1所示。
20.实施例实现过程如下：
21.步骤1：各站分别建立缓冲区，根据方位一致性筛选并缓存辐射源信息：
22.(1.1)多站建立可存储m个目标n个周期辐射源信息的缓冲区，辐射源信息包括到信号载频rf、脉冲宽度pw、重复周期pri、到达方向doa；
23.(1.2)依次缓存第一个周期探测到的所有辐射源信息；
24.(1.3)记缓冲区缓存的辐射源数量为m，第i个周期探测到的辐射源ej(j＝1,
…
,n)依次与第i-1个周期内各个辐射源ek(k＝1,
…
,m)进行方位匹配，其中i≥2：当第i个周期的辐射源es(s＝1,
…
,n)与第i-1个周期的辐射源e
t
(t＝1,
…
,m)方位匹配，满足
△
doa≤3σ
doa
时，若辐射源es与e
t
的其它信号特征满足
△
rf≤3σ
rf
，
△
pw≤3σ
pw
，
△
pri≤3σ
pri
时，则采用es覆盖第i-1个周期的辐射源e
t
，否则保留该辐射源信号特征，其中，
△
·
为变化量，σ
x
为各信号特征测量精度；当第i个周期与第i-1个周期之间所有目标方位不匹配时，不更新辐射源ej(j＝1,
…
,m)信息，更新辐射源ek(k＝m 1,
…
,q)在新缓冲区中；
25.(1.4)若某一缓冲区辐射源e
l
信息在三个周期内不更新，剔除该辐射源，其中，l∈(1,
…
,m)；
26.(1.5)重复(1.3)-(1.4)。
27.步骤2：a站设置重点搜索扇区，对搜索扇区的某被动目标x1重点关注，形成重点目标x1的辐射源信号持续变化特征；需对某扇区辐射源重点关注时，a站设置重点搜索区，a站自动检索缓冲区里该扇区的辐射源信息，若在某缓冲区多个周期里持续出现稳定的辐射源信号变化特征，则判定该缓冲区的辐射源信息为同一目标信息。对搜索扇区的目标x1重点关注时，形成x1的辐射源信号特征向量。记a站共享的某缓冲区目标x1在n个周期内的信号特征为：
28.[0029][0030][0031][0032]
其中，为载频特征向量，为脉冲宽度特征向量，为脉冲重复间隔特征向量，为到达方位特征向量。
[0033]
步骤3：a站共享该重点目标x1的持续变化特征至b站，b站根据a站相对于b站方位和a站共享的辐射源方位信息，确定b站对该辐射源的搜索扇区。
[0034]
步骤4：b站在重点关注扇区滤出若干个缓冲区的被动辐射源目标y1…yn
，利用y1…yn
和x1的辐射源特征向量进行余弦相似度计算，确定关联的被动辐射源目标yk。
[0035]
b站搜索重点关注扇区的辐射源信息，若在第k个缓冲区多个周期里持续出现稳定的辐射源信号变化特征，则形成辐射源信号特征向量。
[0036]
记b站形成的第k个缓冲区的辐射源在n个周期内的辐射源特征为：
[0037][0038][0039][0040][0041]
其中，为载频特征向量，为脉冲宽度特征向量，为脉冲重复间隔特征向量，为到达方位特征向量。
[0042]
在b站对a共享的辐射源与b站的多个辐射源信号特征做余弦相似度计算,余弦相似度计算公式为：
[0043][0044]
其中，cs为余弦相似度，x
·
y为内积，||
·
||为向量x的欧几里得范数。
[0045]
记各个信号特征的余弦相似度分别为cs
rf
，cs
pw
，cs
pri
，cs
doa
，每个信号特征的余弦相似度的权重分别α1，α2，α3，α4，其中α1 α2 α3 α4＝1且α1》α2》α3》α4以及α1》0.45，则辐射源信息的总关联余弦相似度为
[0046]
cs＝α1cs
rf
α2cs
pw
α3cs
pri
α4cs
doa
[0047]
若cs大于判决门限thr
cs
，其中，thr
cs
≥0.78，则判定两平台观测到的辐射源为同一辐射源。
[0048]
步骤5：b站将关联到的辐射源信息yk共享至a站，a站对该辐射源完成定位。