一种适用多站无源定位分析的阵列信号模拟方法及系统

1.本发明涉及多站无源探测技术领域，特别是一种适用多站无源定位分析的阵列信号模拟方法及系统。


背景技术：

2.无源定位技术是现代军事情报保障和态势感知的重要手段，它通过截获和处理辐射源的信号，完成对辐射源的定位，具有探测距离远、电磁隐蔽性强等诸多优势，已经成为各军事强国研究的热点。
3.根据多站无源定位技术的实现过程，可以将其划分为传统间接定位技术和直接定位技术。其中传统间接定位技术先对原始采样数据进行处理，得到蕴含辐射源位置信息的定位参数，然后再利用定位参数与辐射源位置之间的关系解算得到辐射源位置坐标，进而实现定位。但该技术忽略了测量参量之间的内在联系，并且额外的数据关联步骤也为定位结果带来了不确定因素，所以在实际应用中的性能提升空间有限。
4.直接定位技术在对原始采样信号进行处理时，直接利用信号中蕴含的辐射源位置信息，构造仅与辐射源位置相关的目标函数，通过穷尽搜索等优化算法实现定位，直接定位技术不需要进行参数关联，避免了两步解算过程中的误差积累，具有更优的估计性能，近年来受到相关学者的广泛关注。但是，科研人员及工程应用人员在对直接定位算法进行研究与分析对比的过程中需要进行大量的仿真实验。为了深入分析算法及其性能，需要在繁杂庞大的算法程序中反复修改大量参数，工作量庞大，并且在代码修改的过程中容易出现由于人为误操作导致的算法失败。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种适用多站无源定位分析的阵列信号模拟方法及系统，能够简化阵列信号模拟及相关试验的操作，提升效率。本发明采用的技术方案如下。
6.一方面，本发明提供一种适用多站无源定位分析的阵列信号模拟方法，包括：
7.获取待模拟阵列信号的辐射源及观测站数据；
8.根据所获取的辐射源及观测站数据，利用预设的信号观测模型，分析得到各观测站的阵列接收观测信号数据；
9.输出含所述观测站和辐射源位置信息的图像，以及所述阵列接收观测信号数据。
10.可选的，方法还包括：对获取到的数据进行预处理，包括：
11.对获取到的数据进行数据类型分类，将各类数据封装至对应类型的预设数据集数组中；
12.将分类后的数据按照预设模拟功能类型进行分组，并对各组数据按照设定的顺序进行重排；
13.将重排后的各组数据转换为预设的可调用数据格式。
14.此处可调用数据格式可为c++中提供的mwarray，当后台逻辑采用c++语言实现，则
通过该种数据格式能够调用后台信号模拟等算法。
15.可选的，所述方法还包括：
16.获取指定的信噪比和快拍数数据，以及外部输入的、基于所述辐射源及观测站数据以及指定的信噪比和快拍数数据所得到的各观测站的实测阵列接收观测信号数据；
17.基于所述辐射源及观测站数据以及所述指定的信噪比和快拍数数据，利用预设的信号观测模型，分析得到各观测站的阵列接收观测信号的模拟数据；
18.将所述各观测站的阵列接收观测信号的模拟数据与所述实测阵列接收观测信号数据进行比较，验证阵列接收观测信号数据的有效性；
19.和/或，
20.基于固定的信噪比数据与变化的快拍数数据，利用预设的信号观测模型，分析所述固定的信噪比与不同快拍数组合下各观测站的阵列接收观测信号，将所得的多组阵列接收观测信号进行比较，分析快拍数对阵列接收观测信号结果的影响；
21.和/或，
22.基于固定的快拍数数据与变化的信噪比数据，利用预设的信号观测模型，分析所述固定的快拍数与不同信噪比组合下各观测点的阵列接收观测信号，将所得的多组阵列接收观测信号进行比较，分析信噪比对阵列接收观测信号结果的影响。
23.可选的，所述辐射源及观测站数据包括：各辐射源的位置、辐射信号波长和频率，各观测站及其阵列内的阵元数据；
24.所述预设的信号观测模型包括：对于含q个辐射源和l个观测站的系统，其中任一观测站l的阵列接收观测信号表示为：
[0025][0026]
其中,a
l
(pq)表示观测站l的阵列对第q个辐射源的响应，pq＝[xq,yq]
t
,q＝1,2,
…
,q，表示q个辐射源的位置，sq(t)表示第q个辐射源在时间t的信号复包络，w
l
(t)表示观测站l的阵列接收的高斯复白噪声；其中，
[0027][0028]
式中，dm表示第m个阵元相对参考阵元的位置，k(l,pq)为波数向量，且有：
[0029][0030]
式中，λ表示辐射信号的波长，p
l
表示观测站l的位置，r
l,q
表示观测站l到第q个辐射源的视线矢量，u
l,q
表示相应的单位视线矢量。
[0031]
以上阵列接收的观测信号的算法优选适用于每个观测站有m个阵元构成相同阵列的情形，且不限制阵列的构型，a
l
(pq)的表达基于阵列信号处理理论：在某一时间的阵列响应向量仅与来波方向有关。对于辐射信号的波长，假设不同辐射源的载频都在同一个频率值附近，该参考频率值对应的波长即为所述的辐射信号波长λ。
[0032]
第二方面，一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，实现如第一方面所述的阵列信号模拟方法。
[0033]
第三方面，本发明提供一种适用多站无源定位分析的阵列信号模拟系统，包括：
[0034]
数据获取模块，被配置用于，获取待模拟阵列信号的辐射源及观测点数据；
[0035]
逻辑分析模块，被配置用于，根据所获取的辐射源及观测站数据，利用预设的信号观测模型分析得到各观测站的阵列接收观测信号数据；
[0036]
数据输出模块，被配置用于，输出含所述观测站和辐射源位置信息的图像，以及所述阵列接收观测信号数据。
[0037]
可选的，所述数据获取模块通过人机交互界面接收并获取的数据包括观测站数据和辐射源数据；
[0038]
所述观测站数据通过观测站输入界面接收，所述观测站数据包括：观测站数量、各观测站坐标、观测站内阵列的阵元数量、阵元间距和阵列朝向；
[0039]
所述辐射源数据通过辐射源输入界面接收，所述辐射源数据包括：入射信源数量、各辐射源的坐标和辐射信号频率；
[0040]
所述观测站输入界面和辐射源输入界面分别设有可点击的“确定”按键区，所述数据获取模块被配置为，响应于所述“确定”按键区域被点击，获取相应界面内已输入的数据，并并确定数据对应的数据类型。
[0041]
可选的，本发明的阵列信号模拟系统，还包括数据预处理模块，其被配置用于：对所述数据获取模块所获取的数据，根据其数据类型将数据封装至对应类型的预设数据集数组中；
[0042]
将分类后的数据按照预设模拟功能类型进行分组，并对各组数据按照设定的顺序进行重排；
[0043]
将重排后的各组数据转换为预设的可调用数据格式。
[0044]
可选的，所述预设模拟功能类型包括算法有效性模拟、信噪比影响模拟和快拍数影响模拟；所述逻辑分析模块包括算法有效性模拟子模块、信噪比影响模拟子模块和快拍数影响模拟子模块；
[0045]
所述数据获取模块还被配置用于，获取用于算法有效性模拟功能的信噪比和快拍数数据，以及外部输入的、基于所述辐射源及观测站数据以及指定信噪比和快拍数数据所得到的实测阵列接收观测信号数据；所述算法有效性模拟子模块被配置为，基于所述辐射源及观测站数据以及所述指定的信噪比和快拍数数据，利用预设的信号观测模型，分析得到各观测站的阵列接收观测信号的模拟数据；并将所述各观测站的阵列接收观测信号的模拟数据与所述实测阵列接收观测信号数据进行比较，验证阵列接收观测信号数据的有效性；
[0046]
所述数据获取模块还被配置用于，获取用于信噪比影响模拟功能的固定快拍数数据和变化的信噪比数据；所述信噪比影响模拟子模块被配置为，基于固定的快拍数数据与变化的信噪比数据，利用预设的信号观测模型，分析所述固定的快拍数与不同信噪比组合下各观测站的阵列接收观测信号，将所得的多组阵列接收观测信号进行比较，分析信噪比对阵列接收观测信号结果的影响；
[0047]
所述数据获取模块还被配置用于，获取用于快拍数影响模拟功能的固定信噪比数据和变化的快拍数数据；所述快拍数影响模拟子模块被配置为，基于固定的信噪比数据与变化的快拍数数据，利用预设的信号观测模型，分析所述固定的信噪比与不同快拍数组合
下各观测站的阵列接收观测信号，将所得的多组阵列接收观测信号进行比较，分析快拍数对阵列接收观测信号结果的影响。
[0048]
可选的，所述预设的信号观测模型表示为：对于含q个辐射源和l个观测站的系统，其中任一观测站l的阵列接收观测信号为：
[0049][0050]
其中,a
l
(pq)表示观测站l的阵列对第q个辐射源的响应，pq＝[xq,yq]
t
,q＝1,2,
…
,q，表示q个辐射源的位置，sq(t)表示第q个辐射源在时间t的信号复包络，w
l
(t)表示观测站l的阵列接收的高斯复白噪声；其中，
[0051][0052]
式中，dm表示第m个阵元相对参考阵元的位置，k(l,pq)为波数向量，且有：
[0053][0054]
式中，λ表示辐射信号的波长，p
l
表示观测站l的位置，r
l,q
表示观测站l到第q个辐射源的视线矢量，u
l,q
表示相应的单位视线矢量。
[0055]
有益效果
[0056]
与现有技术相比，本发明具有以下优点和进步：
[0057]
本发明基于对辐射源与观测站的研究，对特定的信号观测模型进行封装，在应用时，无需用户学习中间复杂算法或者进行相关算法参数代码的修改，能够简化阵列信号模拟及相关试验的操作，提升效率，且模拟结果的可靠性较高，特别适用于多站无源定位分析；
[0058]
在方案实现方面，本发明的数据获取模块可向用户提供不同的参数输入界面以获取相应的数据，用户输入过程条理清晰，且便于数据的分类、处理以及整合，提升整体信号模拟效率。
附图说明
[0059]
图1所示为本发明适用多站无源定位分析的阵列信号模拟方法的一种实施方式流程示意图；
[0060]
图2所示为本发明适用多站无源定位分析的阵列信号模拟方法的一种实现架构示意图；
[0061]
图3所示为图2中前台界面布局示意图；
[0062]
图4所示为图2中观测站模块数据输入界面示意图；
[0063]
图5所示为图2中入射信源模块数据输入界面示意图；
[0064]
图6所示为图2中系统参数模块的算法有效性分析部分的数据输入界面示意图；
[0065]
图7所示为图2中系统参数模块的快拍数影响分析部分的数据输入界面示意图；
[0066]
图8所示为图2中系统参数模块的信噪比影响分析部分的数据输入界面示意图。
具体实施方式
[0067]
以下结合附图和具体实施例进一步描述。
[0068]
实施例1
[0069]
本实施例介绍一种适用多站无源定位分析的阵列信号模拟方法，能够简化阵列信号模拟及相关试验的操作，提升用户进行阵列信号模拟的效率。
[0070]
本实施例的阵列信号模拟方法可参考图1所示，通过图2所示的架构实现，包括前台界面和后台算法。具体包括以下内容。
[0071]
一、获取用户通过应用界面输入的待模拟阵列信号的辐射源及观测站数据
[0072]
为适应阵列信号模拟分析的不同需求，以及使得用户能够更有条理地输入各种数据，本实施例设计了如图3所示的人机接口界面，其中包括观测站模块、入射信源模块、系统参数模块、实测数据输入模块以及结果输出区。
[0073]
如图4所示的观测站模块数据输入界面，用于观测站数据的输入，具体包括：观测站数量、各观测站坐标、观测站内阵列的阵元数量、阵元间距和阵列朝向等数据的输入区。
[0074]
如图5所示的入射信源模块数据输入界面，用于辐射源数据的输入，具体包括：入射信源数量、各辐射源的坐标、辐射信号频率等数据的数据输入区。
[0075]
除上述数据之外，本实施例设置的系统参数模块用于向用户提供用于算法有效性分析、快拍数影响分析和信噪比影响分析的系统参数数据输入界面，用户可通过系统参数模块选择分析类型并输入响应的系统参数。
[0076]
当需要进行算法有效性分析，则系统参数模块为用户提供如图6所示的参数数据输入界面，用于输入固定的快拍数和信噪比，此外，系统参数模块还向用户提供基于该固定的快拍数和信噪比所得的阵列信号的实测数据或者其它方法仿真所得的有效数据，用于有效性分析时的对比。
[0077]
当需要进行快拍数影响分析，则系统参数模块为用户提供如图7所示的参数数据输入界面，用于输入变化的快拍数和固定的信噪比；当需要进行信噪比影响分析，则系统统参数模块为用户提供如图8所示的参数数据输入界面，用于输入固定的快拍数和变化的信噪比；
[0078]
图6至图7的界面上分别设置了确定和开始模拟按钮，当用户点击确定，则后台进行数据的预处理，当用户点击开始模拟，则后台进行数据的分析进而输出分析结果。
[0079]
二、数据输入完毕后，本实施例即开始对用户输入的数据进行预处理
[0080]
所述的数据预处理包括：
[0081]
对获取到的数据进行数据类型分类，将各类数据封装至对应类型的预设数据集数组中；
[0082]
将分类后的数据按照预设模拟功能类型进行分组，并对各组数据按照设定的顺序进行重排；
[0083]
将重排后的各组数据转换为预设的可调用数据格式。
[0084]
在用户输入数据阶段，用户可通过系统参数模块选择上述模拟功能类型，即算法有效性分析、快拍数影响分析或者信噪比影响分析。
[0085]
在数据预处理阶段，后台程序对界面文本框中的参数进行提取并暂时存储单个数据，然后进行数据封装，将接收的单个数据存储到数据集数组中；在数据全部存储完成后，
对参数进行分类，重排，重新存储，使得数据集数组中的同类数据归为一类，如是观测站数据还是辐射源数据或者系统参数数据，进而按照模拟功能类别进行重新排序，并存储。
[0086]
由于算法调用需要特定的数据格式，本实施例采用了c++中提供的mwarray，通过该种数据格式，才能够调用后台的算法。
[0087]
三、根据所获取的辐射源、观测站数据以及系统参数数据，利用预设的信号观测模型，分析得到各观测站的阵列接收观测信号数据
[0088]
设二维平面内存在q个辐射源和l个观测站，q个辐射源的位置为辐射源发射的信号都是窄带信号；每个观测站有m个阵元构成的相同阵列，且不限制阵列的构型，则任一观测站l的阵列接收观测信号表示为：
[0089][0090]
其中,a
l
(pq)表示观测站l的阵列对第q个辐射源的响应，sq(t)表示第q个辐射源在时间t的信号复包络，w
l
(t)表示观测站l的阵列接收的高斯复白噪声；其中，
[0091][0092]
式中，dm表示第m个阵元相对参考阵元的位置，k(l,pq)为波数向量，且有：
[0093][0094]
式中，λ表示辐射信号的波长，p
l
表示观测站l的位置，r
l,q
表示观测站l到第q个辐射源的视线矢量，u
l,q
表示相应的单位视线矢量。
[0095]
以上即为本实施例前述的预设的信号观测模型，利用该模型，本实施例可实现算法有效性分析、快拍数影响分析或者信噪比影响分析。
[0096]
算法有效性分析即，基于辐射源及观测站数据以及所述指定的信噪比和快拍数数据，利用上述信号观测模型，分析得到各观测站的阵列接收观测信号的模拟数据；将所述各观测站的阵列接收观测信号的模拟数据与所述实测阵列接收观测信号数据进行比较，验证阵列接收观测信号数据的有效性。
[0097]
快拍数影响分析即，基于固定的信噪比数据与变化的快拍数数据，利用预设的信号观测模型，分析所述固定的信噪比与不同快拍数组合下各观测站的阵列接收观测信号，将所得的多组阵列接收观测信号进行比较，分析快拍数对阵列接收观测信号结果的影响；
[0098]
信噪比影响分析即，基于固定的快拍数数据与变化的信噪比数据，利用预设的信号观测模型，分析所述固定的快拍数与不同信噪比组合下各观测站的阵列接收观测信号，将所得的多组阵列接收观测信号进行比较，分析信噪比对阵列接收观测信号结果的影响。
[0099]
由于本实施例预先对信号观测模型进行了封装，后台只需基于已经获得的数据调用已封装的信号观测模型即可实现信号的分析，因此该过程无需用户阅读大量的代码文件以及进行代码参数的修改，大大简化了分析操作，降低了用户进行阵列信号模拟的难度。
[0100]
四、输出含所述观测站和辐射源位置信息的图像，以及所述阵列接收观测信号数据
[0101]
如图2，本实施例在进行模拟结果输出时，观测站和辐射源位置图像通过结果图像
区展示，信号模拟的结果按照预设的指定路径进行导出和存储，同时可预设命名规范，使得结果分类明晰，用户能够在一次计算得到大量数据的情况下，快速得到想要的结果，节约查找结果数据花费的时间。
[0102]
实施例2
[0103]
本实施例介绍一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，实现如实施例1所述的阵列信号模拟方法。
[0104]
实施例3
[0105]
与实施例1和2基于相同的发明构思，本实施例介绍一种适用多站无源定位分析的阵列信号模拟系统，包括：
[0106]
数据获取模块，被配置用于，获取待模拟阵列信号的辐射源及观测站数据；
[0107]
逻辑分析模块，被配置用于，根据所获取的辐射源及观测站数据，利用预设的信号观测模型分析得到各观测站的阵列接收观测信号数据；
[0108]
数据输出模块，被配置用于，输出含所述观测站和辐射源位置信息的图像，以及所述阵列接收观测信号数据。
[0109]
参考图2，所述数据获取模块通过人机交互界面接收并获取的数据包括观测站数据和辐射源数据；
[0110]
所述观测站数据通过观测站输入界面接收，所述观测站数据包括：观测站数量、各观测站坐标、观测站内阵列的阵元数量、阵元间距和阵列朝向；
[0111]
所述辐射源数据通过辐射源输入界面接收，所述辐射源数据包括：入射信源数量、各辐射源的坐标和辐射信号频率；
[0112]
所述观测站输入界面和辐射源输入界面分别设有可点击的“确定”按键区，所述数据获取模块被配置为，响应于所述“确定”按键区域被点击，获取相应界面内已输入的数据，并并确定数据对应的数据类型。
[0113]
本实施例的阵列信号模拟系统，还包括数据预处理模块，其被配置用于：对所述数据获取模块所获取的数据，根据其数据类型将数据封装至对应类型的预设数据集数组中；将分类后的数据按照预设模拟功能类型进行分组，并对各组数据按照设定的顺序进行重排；将重排后的各组数据转换为预设的可调用数据格式。
[0114]
参考实施例1，本实施例所述预设模拟功能类型包括算法有效性模拟、信噪比影响模拟和快拍数影响模拟；所述逻辑分析模块包括算法有效性模拟子模块、信噪比影响模拟子模块和快拍数影响模拟子模块；
[0115]
所述数据获取模块还被配置用于：
[0116]
获取用于算法有效性模拟功能的信噪比和快拍数数据，以及外部输入的、基于所述辐射源及观测站数据以及指定信噪比和快拍数数据所得到的实测阵列接收观测信号数据；所述算法有效性模拟子模块被配置为，基于所述辐射源及观测站数据以及所述指定的信噪比和快拍数数据，利用预设的信号观测模型，分析得到各观测站的阵列接收观测信号的模拟数据；并将所述各观测站的阵列接收观测信号的模拟数据与所述实测阵列接收观测信号数据进行比较，验证阵列接收观测信号数据的有效性；
[0117]
获取用于信噪比影响模拟功能的固定快拍数数据和变化的信噪比数据；所述信噪比影响模拟子模块被配置为，基于固定的快拍数数据与变化的信噪比数据，利用预设的信
号观测模型，分析所述固定的快拍数与不同信噪比组合下各观测站的阵列接收观测信号，将所得的多组阵列接收观测信号进行比较，分析信噪比对阵列接收观测信号结果的影响；
[0118]
以及，获取用于快拍数影响模拟功能的固定信噪比数据和变化的快拍数数据；所述快拍数影响模拟子模块被配置为，基于固定的信噪比数据与变化的快拍数数据，利用预设的信号观测模型，分析所述固定的信噪比与不同快拍数组合下各观测站的阵列接收观测信号，将所得的多组阵列接收观测信号进行比较，分析快拍数对阵列接收观测信号结果的影响。
[0119]
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
[0120]
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
[0121]
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
[0122]
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
[0123]
以上结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

技术特征：
1.一种适用多站无源定位分析的阵列信号模拟方法，其特征是，包括：获取待模拟阵列信号的辐射源及观测站数据；根据所获取的辐射源及观测站数据，利用预设的信号观测模型，分析得到各观测站的阵列接收观测信号数据；输出含所述观测站和辐射源位置信息的图像，以及所述阵列接收观测信号数据。2.根据权利要求1所述的方法，其特征是，还包括：对获取到的数据进行预处理，包括：对获取到的数据进行数据类型分类，将各类数据封装至对应类型的预设数据集数组中；将分类后的数据按照预设模拟功能类型进行分组，并对各组数据按照设定的顺序进行重排；将重排后的各组数据转换为预设的可调用数据格式。3.根据权利要求1所述的方法，其特征是，还包括：获取外部输入的、基于所述辐射源及观测站数据以及指定信噪比和快拍数数据，所得到的实测阵列接收观测信号数据；基于所述辐射源及观测站数据以及所述指定的信噪比和快拍数数据，利用预设的信号观测模型，分析得到各观测站的阵列接收观测信号的模拟数据；将所述各观测站的阵列接收观测信号的模拟数据与所述实测阵列接收观测信号数据进行比较，验证阵列接收观测信号数据的有效性；和/或，基于固定的信噪比数据与变化的快拍数数据，利用预设的信号观测模型，分析所述固定的信噪比与不同快拍数组合下各观测站的阵列接收观测信号，将所得的多组阵列接收观测信号进行比较，分析快拍数对阵列接收观测信号结果的影响；和/或，基于固定的快拍数数据与变化的信噪比数据，利用预设的信号观测模型，分析所述固定的快拍数与不同信噪比组合下各观测站的阵列接收观测信号，将所得的多组阵列接收观测信号进行比较，分析信噪比对阵列接收观测信号结果的影响。4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征是，所述辐射源及观测站数据包括：各辐射源的位置、辐射信号波长和频率，各观测站及其阵列内的阵元数据；所述预设的信号观测模型包括：对于含q个辐射源和l个观测站的系统，其中任一观测站l的阵列接收观测信号表示为：其中,a
l
(p
q
)表示观测站l的阵列对第q个辐射源的响应，p
q
＝[x
q
,y
q
]
t
,q＝1,2,
…
,q，表示q个辐射源的位置，s
q
(t)表示第q个辐射源在时间t的信号复包络，w
l
(t)表示观测站l的阵列接收的高斯复白噪声；其中，式中，d
m
表示第m个阵元相对参考阵元的位置，k(l,p
q
)为波数向量，且有：
式中，λ表示辐射信号的波长，p
l
表示观测站l的位置，r
l,q
表示观测站l到第q个辐射源的视线矢量，u
l,q
表示相应的单位视线矢量。5.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征是，该计算机程序被处理器执行时，实现如权利要求1-4任一项所述的阵列信号模拟方法。6.一种适用多站无源定位分析的阵列信号模拟系统，其特征是，包括：数据获取模块，被配置用于，获取待模拟阵列信号的辐射源及观测站数据；逻辑分析模块，被配置用于，根据所获取的辐射源及观测站数据，利用预设的信号观测模型分析得到各观测站的阵列接收观测信号数据；数据输出模块，被配置用于，输出含所述观测站和辐射源位置信息的图像，以及所述阵列接收观测信号数据。7.根据权利要求6所述的阵列信号模拟系统，其特征是，所述数据获取模块通过人机交互界面接收并获取的数据包括观测站数据和辐射源数据；所述观测点数据通过观测站输入界面接收，所述观测站数据包括：观测站数量、各观测站坐标、观测站内阵列的阵元数量、阵元间距和阵列朝向；所述辐射源数据通过辐射源输入界面接收，所述辐射源数据包括：入射信源数量、各辐射源的坐标、辐射信号频率；所述观测站输入界面和辐射源输入界面分别设有可点击的“确定”按键区，所述数据获取模块被配置为，响应于所述“确定”按键区域被点击，获取相应界面内已输入的数据，并并确定数据对应的数据类型。8.根据权利要求6所述的阵列信号模拟系统，其特征是，还包括数据预处理模块，其被配置用于：对所述数据获取模块所获取的数据，根据其数据类型将数据封装至对应类型的预设数据集数组中；将分类后的数据按照预设模拟功能类型进行分组，并对各组数据按照设定的顺序进行重排；将重排后的各组数据转换为预设的可调用数据格式。9.根据权利要求6所述的阵列信号模拟系统，其特征是，所述预设模拟功能类型包括算法有效性模拟、信噪比影响模拟和快拍数影响模拟；所述逻辑分析模块包括算法有效性模拟子模块、信噪比影响模拟子模块和快拍数影响模拟子模块；所述数据获取模块还被配置用于，获取用于算法有效性模拟功能的信噪比和快拍数数据，以及外部输入的、基于所述辐射源及观测站数据以及指定信噪比和快拍数数据所得到的实测阵列接收观测信号数据；所述算法有效性模拟子模块被配置为，基于所述辐射源及观测站数据以及所述指定的信噪比和快拍数数据，利用预设的信号观测模型，分析得到各观测站的阵列接收观测信号的模拟数据；并将所述各观测站的阵列接收观测信号的模拟数据与所述实测阵列接收观测信号数据进行比较，验证阵列接收观测信号数据的有效性；所述数据获取模块还被配置用于，获取用于信噪比影响模拟功能的固定快拍数数据和变化的信噪比数据；所述信噪比影响模拟子模块被配置为，基于固定的快拍数数据与变化的信噪比数据，利用预设的信号观测模型，分析所述固定的快拍数与不同信噪比组合下各
观测站的阵列接收观测信号，将所得的多组阵列接收观测信号进行比较，分析信噪比对阵列接收观测信号结果的影响；所述数据获取模块还被配置用于，获取用于快拍数影响模拟功能的固定信噪比数据和变化的快拍数数据；所述快拍数影响模拟子模块被配置为，基于固定的信噪比数据与变化的快拍数数据，利用预设的信号观测模型，分析所述固定的信噪比与不同快拍数组合下各观测站的阵列接收观测信号，将所得的多组阵列接收观测信号进行比较，分析快拍数对阵列接收观测信号结果的影响。10.根据权利要求8或9所述的阵列信号模拟系统，其特征是，所述预设的信号观测模型表示为：对于含q个辐射源和l个观测站的系统，其中任一观测站l的阵列接收观测信号为：其中,a
l
(p
q
)表示观测站l的阵列对第q个辐射源的响应，p
q
＝[x
q
,y
q
]
t
,q＝1,2,
…
,q，表示q个辐射源的位置，s
q
(t)表示第q个辐射源在时间t的信号复包络，w
l
(t)表示观测站l的阵列接收的高斯复白噪声；其中，式中，d
m
表示第m个阵元相对参考阵元的位置，k(l,p
q
)为波数向量，且有：式中，λ表示辐射信号的波长，p
l
表示观测站l的位置，r
l,q
表示观测站l到第q个辐射源的视线矢量，u
l,q
表示相应的单位视线矢量。

技术总结
本发明公开一种适用多站无源定位分析的阵列信号模拟方法及系统，属于多站无源探测技术领域。方法包括：获取待模拟阵列信号的辐射源及观测站数据；根据所获取的辐射源及观测站数据，利用预设的信号观测模型，分析得到各观测站的阵列接收观测信号数据；输出含所述观测站和辐射源位置信息的图像，以及所述阵列接收观测信号数据。本发明基于对辐射源与观测站的研究，对特定的信号观测模型进行封装，在应用时，无需用户进行相关算法参数代码的修改，能够简化阵列信号模拟及相关试验的操作，提升效率，且模拟结果的可靠性较高，特别适用于多站无源定位分析。无源定位分析。无源定位分析。


技术研发人员：吴娜 马森瀚 袁沐寒 伍雨露
受保护的技术使用者：南京邮电大学
技术研发日：2023.06.15
技术公布日：2023/9/14