[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

本發明公開了一種基于單星輻射源的多基站目標定位方法，包括利用已知的觀測數據建立關于飛行目標的多基站定位模型；通過引入額外變量的方式將非線性的飛行目標定位方程組線性化；利用最小二乘估計得到一個目標的初始估計；利用泰勒級數展開的方法構建關于誤差項的加權最小二乘估計表達式，進一步提升目標位置的估計精度。因此本發明可以利用單星輻射源作為外輻射源基于多基站對飛行目標進行定位。

技術領域

本發明涉及無線移動通信技術領域，尤其涉及一種基于單星輻射源的多基站目標定位方法。

背景技術

外輻射源雷達定位系統是一種極具發展潛力的定位系統。與傳統的主動式雷達不同，外輻射源雷達系統只包含接收裝置而不含發射裝置，利用第三方非合作輻射源發射信號對監測區域進行探測。外輻射源定位系統可以利用的第三方信號種類有很多，如模擬電視信號、數字視頻廣播信號、蜂窩基站信號、衛星導航信號等。由于發射端和接收端不是同向的，可以較好地定位低空目標和隱身目標。

目前多基站雷達系統中的定位算法主要有分組最小二乘法、兩步加權最小二乘法、半正定規劃法等算法。在使用衛星信號作為外輻射源時，由于衛星距目標的距離較遠，因此地面各接收站得到的觀測值比較接近，使用現有算法建立非線性方程組求解目標位置時精度較低。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于單星輻射源的多基站目標定位方法，旨在解決使用現有算法建立非線性方程組求解目標位置精度較低的問題。

為實現上述目的，本發明提供了一種基于單星輻射源的多基站目標定位方法，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；

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。

其中，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