一種色接收信號下的分布式自適應直接定位方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于信號處理領域，涉及信號處理中的無源定位方法，具體為一種色接收 信號條件下的分布式自適應直接定位方法。
【背景技術】
[0002] 目前，基于時差的無源定位技術根據(jù)是否需要計算時差值而分為兩大類：兩步定 位方法和直接定位方法。兩步定位方法在第一步通過接收信號估計時差值，第二步利用估 計的時差值進行定位解算。直接定位算法則不需要計算時差值，直接利用接收信號，估計目 標的位置。在接收信號信噪比較低的情況下，直接定位方法的定位精度更高。
[0003] 直接定位方法又可分為批處理方法和自適應方法兩類。批處理方法需要對定位區(qū) 域進行二維或三維的網格式搜索，計算量很大，且不具有目標跟蹤的能力。自適應的方法雖 然定位精度比批處理的方法精度要稍低，但是該方法的計算量要比批處理的方法少很多， 并且具備目標跟蹤的能力。
[0004] 自適應直接定位方法又分為集中式處理方法和分布式處理方法。集中式處理方法 需要所有接收機將接收信號傳遞到某一個接收機上進行定位運算，這使得該接收機計算負 荷過大；且集中式處理在數(shù)據(jù)傳遞的過程中通常要經過多跳傳輸，通信代價較大。分布式方 法僅需各接收機將其信號傳輸給自己的鄰居接收機，通信傳輸都是單跳傳遞，通信代價低， 且在分布式處理中，每個接收機都承擔一部分的定位運算，各接收機的計算壓力小。
[0005] 目前基于時差的分布式自適應直接定位方法的研究還處于初期階段，國內外相關 文獻較少。發(fā)明人在公開號為CN104537257A、發(fā)明名稱為《一種基于時差的分布式自適應 直接定位方法》的專利文獻中提出了一種基于時差的分布式自適應直接定位方法，該方法 通過引入自適應增益控制因子來調節(jié)信號噪聲對定位性能的影響，但是該方法在接收信號 為白信號的條件下適用；在接收信號色信號的條件下，自適應增益控制因子并不能很好的 抵消噪聲所帶來的影響。因此，本發(fā)明提出了一種在色接收信號條件下的分布式自適應直 接定位方法，通過對代價函數(shù)的修正，使得在色接收信號下，提升定位性能。

【發(fā)明內容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于針對【背景技術】在色接收信號條件下定位性能差的缺陷，提供一 種色接收信號下的分布式自適應直接定位方法，用以提高定位性能。
[0007] 本發(fā)明的技術方案：一種色接收信號下的分布式自適應直接定位方法，包括以下 步驟：
[0008] 步驟1 :采集數(shù)據(jù)，M個接收機同時接收發(fā)射機發(fā)射的信號，并對信號進行解調、采 樣，得到離散基帶接收信號，其中η時刻接收機i接收到的信號樣本點表示為：
[0009] Xi [n] = s [η- τ t_ j/Tj +q; [n], i = I, 2, ···, M
[0010] 其中，s[n]表示發(fā)射機的離散基帶發(fā)射信號，qi[n]表示零均值功率為σ,的加性 高斯白噪聲，!^表示采樣周期，τ tii表示發(fā)射信號從發(fā)射機到接收機i之間的傳輸時延，表 示為：
[0011] τ t I |pe-pr」l/c，i = 1，2,…，M
[0012] 其中，Pf3表示發(fā)射機的位置向量，p M表示接收機i的位置向量，常數(shù)c表示電磁 波信號的傳播速度；
[0013] 需要說明的是，本發(fā)明中每一個時刻表示迭代一次，η時刻即表示第η次迭代；
[0014] 步驟2 :第一次數(shù)據(jù)交換，各接收機將自身接收的離散基帶接收信號傳給鄰居接 收機（鄰居接收機表示直接相連的接收機），同時接收鄰居接收機傳過來的離散基帶信號；
[0015] 步驟3 :自適應運算，各接收機計算
[0016]
[0017] 其中，表示接收機i第η次迭代的發(fā)射機位置估計值、初始值1,.[0] = Ρω?， μ i為迭代步長；義[?]表示接收機i上的局部代價函數(shù)：
[0018]
[0019] 鳥表示接收機i鄰居接收機的集合，表示除接收機i自身外所有的鄰居接 收機的集合，；/σ;，而\^ [n]稱之為誤差函數(shù)，它是信號Χι [n]與延時濾波器輸出的 差，表不為：
[0020]
[0021] 表示延時濾波器的權值向量，延時濾波器是2Κ+1階的FIR濾波器，表示為：
[0022]
[0023] 其中，
、Ts為采樣周期，U?]表示在η 時刻接收機i與接收機j之間的時差值，表示為：
[0024]
[0025] Uj [η]表不延時濾波器的輸入信號，為：
[0026] u j [n] = [Xj [η+Κ]，…，Xj [η]，…，Xj [η-Κ] ] Τ，
[0027] 步驟4 :第二次數(shù)據(jù)交換：各接收機將各自自適應計算得到的ψ, [? + Π 傳輸給自己 的鄰居接收機，同時接收鄰居接收機傳來的計算結果；
[0028] 步驟5 :結合，各接收機計算M"+l]:
[0029] CN 105137392 A 兄明書 3/6 頁
[0030] 其中，au為結合矩陣A的元素，結合矩陣A滿足如下的條件：
[0031]
[0032] ΓΑ = Γ
[0033] 步驟6 :當M"+l]連續(xù)100次的迭代估計值的差值均小于設定閾值δ時，
[0034]
[0035] 結束迭代，即得到發(fā)射機的位置估計值。
[0036] 本發(fā)明通過提出新的代價函數(shù)，提供色接收信號下的分布式自適應直接定位方 法，該方法相較于【背景技術】中專利文獻公開的一種基于時差的分布式自適應直接定位方 法，其區(qū)別及優(yōu)勢在于：本發(fā)明在白信號接收條件下也同樣適用，且兩者的性能相當；同 時，本發(fā)明中不需要增益控制因子，每次位置迭代的過程中不需要進行額外的增益控制因 子迭代，有效減小了定位計算量；而在色信號接收條件下，本發(fā)明提供定位方法定位性能大 大提尚。
【附圖說明】
[0037] 圖1為本發(fā)明分布式自適應定位方法工作流程示意圖。
[0038] 圖2為本發(fā)明實施例接收機網絡布局的示例圖。
[0039] 圖3為本發(fā)明方法與現(xiàn)有方法在白信號條件下的均方誤差比較圖。
[0040] 圖4為本發(fā)明方法與現(xiàn)有方法在色信號條件下的均方誤差比較圖。
【具體實施方式】
[0041] 下面結合附圖與實施例對本發(fā)明作進一步詳細的說明。
[0042] 如圖1所示為本發(fā)明分布式自適應定位方法工作流程示意圖，在本發(fā)明中分布式 自適應直接定位方法的推導過程為：首先建立接收信號的基帶離散時間信號模型；然后根 據(jù)信號模型的提出新的代價函數(shù)；最后用分布式自適應LMS算法對代價函數(shù)進行最小化， 推導出新的集中式的自適應直接定位方法；其具體推導步驟如下：
[0043] 步驟1 :建立發(fā)射機與接收機的基帶離散時間信號模型，
[0044] 假設有M個空間分隔的接收機，每個接收機接收的信號X1 [η]可表示為：
[0045] Xi [n] = s [η- τ t_ j/Tj +q; [n], i = I, 2, ···, M (I)
[0046] 其中，s[n]表示發(fā)射機的離散基帶發(fā)射信號，qi[n]表示零均值功率為<的加性 高斯白噪聲，！^表示采樣周期，τ tii表示發(fā)射信號從發(fā)射機到第i個接收機之間的傳輸時 延，表不為：
[0047] τ t，i= I Ipe-PrJ |/c，i = 1，2, ...，M (2)
[0048] 其中，Pf3表示發(fā)射機的位置向量，p M表示各接收機的位置向量，常數(shù)c表示電磁 波信號的傳播速度；