[發明專利]一種基于單星輻射源的多基站目標定位方法

有效

• 申請號: 202010055169.2
• 申請日: 2020-01-17
• 公開（公告）號: CN111239718B
• 公開（公告）日: 2022-11-15
• 發明（設計）人: 張弘旺;鄭植;張順生;王文欽
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G01S13/06
• 分類號: G01S13/06;G01S13/50;G01S13/00;G01S5/02
• 代理公司: 成都玖和知識產權代理事務所(普通合伙) 51238
• 代理人: 胡琳梅

1.一種基于單星輻射源的多基站目標定位方法，其特征在于，

包括：以單顆衛星為發射源，空中飛行目標為測量物，接收基站為基礎建立單星輻射源的多基站定位模型，具體步驟包括：

構建雙基地距離觀測數據計算公式：

r_i＝r⁰+n_i＝R_t+R_si+n_i

其中，i代表接收基站的編號，s_i為第i個接收基站的位置坐標，r_i代表第i個接收基站觀測到的從衛星到接受基站的總距離，R_si為空中飛行目標到衛星和第i個接收基站之間的距離；r⁰為沒有受到噪聲影響的真實雙基地距離的集合；n_i為第i個接收基站數據的測量噪聲；t為衛星的位置坐標；R_t為空中飛行目標到衛星的距離；

整理雙基地距離觀測數據為向量r：

r＝[r₁,r₂,...,r_N]^T＝r⁰+n

其中，n代表由各組測量噪聲構成的噪聲向量；

獲取空中飛行目標到各接收基站的距離R_si構建向量d_s：

其中，u為空中飛行目標的位置坐標，N為接收基站的總個數；

統一R_t和d_s為向量d：

根據定義系數矩陣整理向量r：

r＝Ad+n

其中，系數矩陣A＝[1_N,I_N]，I_N為N維單位矩陣；

基于標定單顆衛星與空中飛行目標之間的距離與空中飛行目標的位置無關的額外變量建立線性化定位方程組；

對所述線性化定位方程組求解加權最小二乘問題，得到空中飛行目標的估計初始位置；

將所述估計初始位置帶入所述多基站定位模型并使用泰勒級數展開，由加權最小二乘法得到所述空中飛行目標的最終位置；基于標定單顆衛星與空中飛行目標之間的距離與空中飛行目標的位置無關的額外變量建立線性化定位方程組的具體步驟，包括：

根據忽略二階誤差項得定位方程：

構造向量θ＝[u,R_t]，其中R_t為與u無關的額外變量；

得到矩陣定位方程：

ε＝h-Gθ

其中，ε＝Bn，代表噪聲部分，

2.如權利要求1所述的一種基于單星輻射源的多基站目標定位方法，其特征在于，

線性化定位方程組求解加權最小二乘問題，得到空中飛行目標的估計初始位置的具體步驟，包括：

將矩陣定位方程構建加權最小二乘問題：

其中，W為權值矩陣，W＝E[εε^T]＝BQB^T，Q為n的協方差矩陣；

其最小二乘解為：

θ＝(G^TWG)^-1G^TWh

所述向量θ中前三個元素為飛行目標位置的三維坐標

3.如權利要求2所述的一種基于單星輻射源的多基站目標定位方法，其特征在于，

估計初始位置帶入所述多基站定位模型并使用泰勒級數展開，由加權最小二乘法得到所述空中飛行目標的最終位置的具體步驟，包括：

建立關系式:

其中，Δu代表估計誤差；

獲取R_t的泰勒展開式：

其中，

獲取的泰勒展開式：

其中

得到修正觀測數據表達式：

所述修正觀測數據表達式變形整理得：

其中，

獲取修正矩陣數據表達式：

h_c-G_cu＝n

其中h_c＝[h₁,h₂,...,h_N]^T，第i個元素為：

其中

獲取最終位置估計值：