[發(fā)明專利]存在無源探測觀測站位置誤差的輻射源時差定位方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610261006.3
• 申請日: 2016-04-25
• 公開（公告）號: CN105954720B
• 公開（公告）日: 2018-04-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 董春曦;朱穎童;董陽陽;趙國慶;饒鮮;許錦;唐崢釗;劉明明
• 申請（專利權(quán)）人: 西安電子科技大學(xué)
• 主分類號: G01S5/16
• 分類號: G01S5/16
• 代理公司: 陜西電子工業(yè)專利中心61205
• 代理人: 田文英,王品華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于通信技術(shù)領(lǐng)域，更進一步涉及到無源定位技術(shù)領(lǐng)域中的無源探測觀測站存在位置誤差時的輻射源時差定位。本發(fā)明可用于飛機、衛(wèi)星、無人機等運動平臺對輻射源的無源定位。

背景技術(shù)

對輻射源的無源定位被廣泛應(yīng)用于飛機，衛(wèi)星和無人機等等。現(xiàn)代無源定位系統(tǒng)總是將無源探測觀測站放置在位置不確知的運動平臺上，從而導(dǎo)致無源探測觀測站存在位置誤差。微小的無源探測觀測站位置誤差會導(dǎo)致很大的輻射源位置估計誤差，因此考慮無源探測觀測站位置誤差的輻射源位置估計方法得到了廣泛的應(yīng)用。現(xiàn)有對輻射源時差定位的技術(shù)主要采用引入輔助變量的時差定位偽線性方程，需要額外的步驟從輔助變量中提取輻射源位置。

陳少昌等人在論文“傳感器位置誤差條件下的約束總體最小二乘時差定位算法”(航空學(xué)報，2013，34(5)：1165-1173)提出了一種考慮無源探測觀測站位置誤差的時差定位方法。采用利用約束總體最小二乘法，全面考慮無源探測觀測站位置誤差和時差測量誤差估計得到輻射源位置坐標。該方法的具體步驟為：首先通過引入輔助變量將非線性時差定位方程轉(zhuǎn)化為偽線性方程，再利用約束總體最小二乘法，全面考慮偽線性方程的無源探測觀測站位置誤差和時差測量誤差，在此基礎(chǔ)上推導(dǎo)了定位方程的目標函數(shù)，最后根據(jù)牛頓迭代方法進行數(shù)值迭代，得到輻射源位置坐標。該方法克服了在無源探測觀測站位置誤差較大時輻射源位置估計精度性能發(fā)散的缺陷。但是，該方法存在的不足是，由于采用了引入輔助變量的偽線性方程組，上述方法需要額外的步驟從額外的輔助變量中提取輻射源位置，限制了輻射源位置的估計效率。

西安電子科技大學(xué)在其申請的專利“一種基于多運動接收站的時差定位方法”(專利申請?zhí)?01410171377.3，公開號CN103969622A)中公開了一種基于多運動無源探測觀測站的時差定位方法。該方法利用目標位置坐標的初始估計值和加權(quán)最小二乘估計得到校正后的目標位置坐標。該方法的具體步驟為：首先，得到目標到各個無源探測觀測站的時差定位方程組，轉(zhuǎn)換為引入輔助變量的偽線性方程組，然后利用輔助變量的偽線性方程組和輔助變量估計值得到輔助變量估計值的估計偏差，得到目標位置坐標的初始估計偏差的線性模型的矩陣表達式，最后根據(jù)目標位置坐標的初始估計值和加權(quán)最小二乘估計得到校正后的目標位置坐標。該方法解決了定位結(jié)果具有模糊性以及定位偏差會隨著測量誤差的增大而迅速增大即定位性能不穩(wěn)定的問題。但是，該方法存在的不足是，由于采用了引入輔助變量的偽線性方程組，需要額外的步驟從額外的輔助變量中提取輻射源位置，限制了輻射源位置的估計效率。另外，由于未考慮無源探測觀測站運動時存在的位置誤差，使得無源探測觀測站存在位置誤差時，輻射源位置估計精度不理想。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服上述已有技術(shù)的不足，提出一種存在無源探測觀測站位置誤差的輻射源時差定位方法。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明具體實現(xiàn)步驟包括如下：

(1)提取時差：

(1a)各無源探測觀測站截獲輻射源傳播的信號，測量輻射源傳播的信號到達無源探測觀測站各自位置的時間，得到到達時間；

(1b)任意一個無源探測觀測站，接收其他無源探測觀測站轉(zhuǎn)發(fā)的輻射源傳播的信號到達無源探測觀測站各自位置的時間，組成到達時間向量；

(1c)構(gòu)造時差向量的提取矩陣；

(1d)將時差向量的提取矩陣與到達時間向量相乘，得到時差向量；

(2)構(gòu)造時差定位直接線性方程組：

(2a)將時差向量分成兩個時差子向量；

(2b)根據(jù)兩個時差子向量，構(gòu)造矩陣形式的時差定位直接線性方程組；

(3)構(gòu)造無源探測觀測站位置誤差擾動的線性映射矩陣：

(3a)對時差定位直接線性方程組進行最小二乘求解，得到最小二乘解；

(3b)將最小二乘解代入無源探測觀測站位置誤差擾動的線性映射矩陣的公式，得到無源探測觀測站位置誤差擾動的線性映射矩陣；

(4)構(gòu)造時差測量誤差擾動的線性映射矩陣：

(4a)將最小二乘解分別代入兩個時差子向量的測量誤差擾動的線性映射矩陣的公式，得到兩個時差子向量的測量誤差擾動的線性映射矩陣；

(4b)將兩個時差子向量的測量誤差擾動的線性映射矩陣相加，得到時差測量誤差擾動的線性映射矩陣；

(5)構(gòu)造誤差擾動的線性映射矩陣：

將無源探測觀測站位置誤差擾動和時差測量誤差擾動的線性映射矩陣代入誤差擾動的線性映射矩陣的公式，得到誤差擾動的線性映射矩陣；

(6)按照下式，估計輻射源位置：