[發明專利]一種雷達組網垂線交叉融合定位方法及誤差解算方法

有效

• 申請號: 201611029067.3
• 申請日: 2016-11-22
• 公開（公告）號: CN106646413B
• 公開（公告）日: 2021-02-05
• 發明（設計）人: 趙溫波;王樹坤;張廣政;楊愛軍;丁海龍;穆武第;盛琥;象雷;史巍巍
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍陸軍軍官學院
• 主分類號: G01S7/41
• 分類號: G01S7/41
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產權代理有限公司 34112
• 代理人: 余成俊

1.一種雷達組網垂線交叉融合定位方法，其特征在于：令兩部雷達Rd_i和Rd_j組網對空域運動目標T進行同步重疊同探測，其測量值分別為[R_i θ_i β_i]^T和[R_j θ_j β_j]^T，其中R為斜距，θ為方位角，β為仰角，組網融合中心配置位置為[L B H]^T，其中L為經度，B為緯度，H為海拔高，兩組網雷達中心配置位置分別為[L_i B_i H_i]^T、[L_j B_j H_j]^T，兩雷達融合中心站心坐標分別為Rd_i：Rd_j：其中站心坐標為東北天直角坐標，坐標分量為x、y、z，目標T融合中心站心坐標為T：[x y z]^T，目標T在兩組網雷達站心坐標分別為T_i^r：T_j^r：基于雷達噪聲化探測值解算的目標T在融合中心站心坐標為T_i^c：T_j^c：過兩組網雷達噪聲化探測點T_i^c和且垂直于雷達測距線的直線分別記為垂線V_i和垂線V_j，具體過程如下：

(1)、計算目標T的兩雷達站心坐標T_i^r和如公式(1)所示：

(2)、計算目標T的融合中心站心坐標T_i^c和如公式(2)所示：

其中，分別為兩組網雷達位置至融合中心位置旋轉變換矩陣，表達式如公式(3)所示：

和分別是相關表達式如公式(4.1)和公式(4.2)所示：

(3)、計算垂線V_i和垂線V_j的直線方程：

利用直線點斜式方法，過兩組網雷達噪聲化探測解算融合中心站心坐標T_i^c和T_j^c，且垂直于兩組網雷達測距方向線的垂線V_i和垂線V_j表達式如方程(5)、(6)所示：

其中，k_i和k_j分別為垂線V_i和垂線V_j的斜率；

(4)、解算垂線V_i和垂線V_j交叉點即融合點：

聯立方程(5)和方程(6)求解變量x和y，即解算垂線V_i和垂線V_j的交點，即是融合目標點，解算表達式如公式(7)所示：

2.一種用于權利要求1所述雷達組網垂線交叉融合定位方法的誤差解算方法，其特征在于：包括以下步驟：

(1)、垂線交叉融合定位算法誤差解析：

針對融合目標點解算表達式(7)，利用鏈式微分方法，基于兩組網雷達測量噪聲[dR_i dθ_i dβ_i]^T、[dR_j dθ_j dβ_j]^T為獨立變量，僅考慮XOY平面的情況下得到垂線交叉融合定位算法的誤差解析表達式如公式(8)、(9)所示：

(2)、融合誤差統計特性分析：

針對誤差解析表達式(8)和(9)，利用統計學一階矩理論，得到垂線交叉融合定位算法誤差的均值表達式如公式(10)和(11)所示：

其中，E[·]為誤差均值；

組網雷達的測距、測角過程相互獨立，工程上認為，其誤差服從均值為零的正態分布，即有公式(12)成立：

則有，雷達組網垂線交叉融合定位算法的誤差均值為零，即E[dx]＝0和E[dy]＝0，因此，基于統計學二階中心矩理論，可以得到垂線交叉融合定位算法誤差方差表達式如公式(13)和(14)所示：

其中，和為基于融合目標點解算表達式(7)解算的融合定位點T：[x y z]^T關于兩組網雷達噪聲化探測點T_i^c和以及垂線V_i和垂線V_j斜率的偏導數，簡稱為融合誤差偏導數；和為兩組網雷達噪聲化探測解算點跡關于雷達獨立測量分量的偏導數，簡記為雷達站心誤差偏導數；

(3)、計算融合誤差偏導數如公式(15.1)、公式(15.2)、公式(16.1)、公式(16.2)、公式(17)所示：

(4)、計算雷達站心誤差偏導數如公式(18.1)、(18.2)、(18.3)所示：

(5)、計算垂線交叉融合定位算法的理論精度：

空間定位精度度量，使用空間幾何稀疏精度GDOP表示，GDOP數值越小，定位精度越高，GDOP表達式如公式(19)所示：

和分別為空間三軸向定位方差，只考慮XOY平面精度情況下則垂線交叉融合定位算法的GDOP表達式如公式(20)所示：