[發明專利]地球表面基于恒向線的兩站測向交叉定位跟蹤算法

在審

• 申請號: 201110461692.6
• 申請日: 2011-12-22
• 公開（公告）號: CN102607560A
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發明（設計）人: 周正;關欣;衣曉;何友
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍海軍航空工程學院
• 主分類號: G01C21/20
• 分類號: G01C21/20
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

所屬技術領域

本發明是一種在地球表面維度不高的地區用兩座無源測向傳感器通過恒向線交叉對多運動目標進行定位與跟蹤的方法。

背景技術

無源測向交叉定位與跟蹤技術由于具有抗干擾能力強、隱蔽性好等優點而一直倍受國內外學者和相關部門的重視。測向定位技術的應用由來已久，就是把某一區域的近似為平面，然后利用平面幾何的方法進行交叉定位計算，當目標距離不遠，活動范圍不大時這種方法簡便有效。但是隨著技術的不斷發展，各種陸海空交通工具的活動范圍的不斷擴大，運動速度越來越快，地球曲率的影響就變得越來越明顯，這種定位方法造成的誤差已經開始在應用中造成嚴重問題。

理論上在通過地球坐標和地心直角坐標的轉化，再加上俯仰角就可在地心直角坐標系空間內定位目標，然后可以在轉換為地球坐標，但是在通過微波、紅外輻射得到的目標的俯仰角精度太差從而無法在直角坐標系內進行兩站測方位角和俯仰角實現交叉定位。

使得地球表面上利用這種曾經有效兩站單純測向交叉定位無法繼續發揮作用的根本原因是考慮地球曲率的三維空間中兩站單純測向從幾何意義上只能得到兩個平面，而兩個平面只有相交的情況下才能獲得一條線，卻無論如何也得不到一個點。因此必須借助于地球本身的其它相關特性輔助計算才能實現兩站單純測向交叉定位。

鑒于艦船航行海區緯度不高、航程不遠時，為了減小繪算到達點坐標或反解航向、航程的誤差，以及當艦艇機動頻繁時，常用恒向線航法進行解析計算，以代替作圖繪算。在地球表面上，恒向線一般表現為一條與所有子午線相交成恒定角度的、具有雙重曲率的球面螺旋線，它趨向地極，但不能到達地極。以固定角度過地球表面某點的恒向線只有一條?？紤]到兩個觀測站本身的位置的獲得比較容易，而通過測向又得到了目標的相對方位，于是就可以得到過兩個觀測站的恒向線，如果觀測的是同一個目標，則兩條恒向線相交于一點，得到近似的目標位置。

從國內外公開的文獻中還沒有發現應用這種方法的兩站單純測向交叉定位的相關研究報導。

發明內容

本發明是在分析航海學中恒向線相關知識的基礎上，設計了實用的地球表面基于恒向線的兩站測向交叉定位跟蹤新算法，具體技術內容是：

假設A和B是兩個測向平臺，C是目標，A測得C的方位角是C_A，B測得C的方位角是C_B，通過A的位置和C相對于A的方位角C_A可得到恒向線l_AC，通過B的位置和C相對于B的方位角C_B可得到恒向線l_BC，在緯度不高(60度以下)，目標相對高度有限(1萬米以下)的情況下，恒向線l_AC和l_BC的交點與目標C點的實際位置相差不大，于是我們用恒向線l_AC和l_BC的交點進行適當修正來代表C點坐標值。不妨設l_AC和l_BC的交點的經緯度為(λ₂，φ₂)，則與此時的A(λ_A，φ_A)和B(λ_B，φ_B)分別滿足恒向線方程組(1)。