[發(fā)明專(zhuān)利]一種對(duì)高度未知的目標(biāo)進(jìn)行二維定位的穩(wěn)健方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010162061.3
• 申請(qǐng)日: 2020-03-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111308418B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-11-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王爭(zhēng)兒;萬(wàn)群;李逸君;何飛宏;劉翼鵬;趙紅鵬
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 慧眾行知科技（北京）有限公司;電子科技大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G06F17/16
• 分類(lèi)號(hào): G06F17/16
• 代理公司: 成都點(diǎn)睛專(zhuān)利代理事務(wù)所(普通合伙) 51232
• 代理人: 孫一峰

本發(fā)明屬于電子信息技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種對(duì)高度未知的目標(biāo)進(jìn)行二維定位的穩(wěn)健方法。本發(fā)明的目的在于針對(duì)多站時(shí)差定位體制下觀測(cè)站不足導(dǎo)致原定位系統(tǒng)失效，以及目標(biāo)的實(shí)際高度與假設(shè)高度之間的誤差導(dǎo)致定位精度下降的問(wèn)題，使用與目標(biāo)具有一定高度差的、不少于三個(gè)的觀測(cè)站的時(shí)差測(cè)量，通過(guò)對(duì)目標(biāo)位置坐標(biāo)進(jìn)行三維網(wǎng)格搜索并構(gòu)建三階張量，利用張量分解的方法進(jìn)行降維，從而穩(wěn)健的確定高度未知的目標(biāo)的二維坐標(biāo)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電子信息技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用多個(gè)觀測(cè)站的時(shí)差測(cè)量對(duì)高度未知目標(biāo)進(jìn)行二維定位的穩(wěn)健方法。

背景技術(shù)

時(shí)差定位技術(shù)利用目標(biāo)信號(hào)到達(dá)多個(gè)觀測(cè)站的時(shí)間差來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的定位。在二維平面，兩個(gè)觀測(cè)站之間的時(shí)間差可以確定一組雙曲線，故至少需要三個(gè)觀測(cè)站才可能對(duì)二維平面上的目標(biāo)進(jìn)行二維定位；在三維空間，兩個(gè)觀測(cè)站之間的時(shí)間差可以確定一組雙曲面，故至少需要四個(gè)觀測(cè)站測(cè)才可能對(duì)三維空間里的目標(biāo)進(jìn)行三維定位。在實(shí)際的時(shí)差定位場(chǎng)景中，由于觀測(cè)站往往同目標(biāo)不在一個(gè)平面，利用四個(gè)及以上的觀測(cè)站對(duì)目標(biāo)進(jìn)行三維定位是必要的。但是，當(dāng)一部分觀測(cè)站發(fā)生故障、被遮擋或測(cè)量誤差過(guò)大導(dǎo)致實(shí)際可用的觀測(cè)站數(shù)目不滿足要求時(shí)，原先的定位系統(tǒng)便會(huì)失效。因此，如何在較少的時(shí)差測(cè)量下仍能準(zhǔn)確地確定目標(biāo)的坐標(biāo)參數(shù)具有重要意義。

當(dāng)目標(biāo)高度已知時(shí)，可以利用三個(gè)觀測(cè)站的時(shí)差測(cè)量對(duì)三維空間中的目標(biāo)進(jìn)行二維定位，例如，基于WGS_84橢球模型的三星時(shí)差定位通常假設(shè)目標(biāo)位于地球表面。當(dāng)目標(biāo)不是位于地球表面時(shí)，只要目標(biāo)的實(shí)際高度相對(duì)于衛(wèi)星高度足夠小而且與假設(shè)高度之間的誤差足夠小，則零高度假設(shè)帶來(lái)的定位誤差就可以忽略不計(jì)。但是，當(dāng)目標(biāo)的實(shí)際高度與假設(shè)高度之間的誤差越來(lái)越大時(shí)，對(duì)目標(biāo)進(jìn)行二維定位的誤差也會(huì)越來(lái)越差。由于目標(biāo)的實(shí)際高度與假設(shè)高度之間的誤差是未知的，對(duì)目標(biāo)進(jìn)行二維定位的性能好壞也是未知的，這給實(shí)際應(yīng)用帶來(lái)了不確定性。

為此，有必要發(fā)展對(duì)高度未知的目標(biāo)進(jìn)行二維定位的穩(wěn)健方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對(duì)多站時(shí)差定位體制下觀測(cè)站不足導(dǎo)致原定位系統(tǒng)失效，以及目標(biāo)的實(shí)際高度與假設(shè)高度之間的誤差導(dǎo)致定位精度下降的問(wèn)題，使用與目標(biāo)具有一定高度差的、不少于三個(gè)的觀測(cè)站的時(shí)差測(cè)量，通過(guò)對(duì)目標(biāo)位置坐標(biāo)進(jìn)行三維網(wǎng)格搜索并構(gòu)建三階張量，利用張量分解的方法進(jìn)行降維，從而穩(wěn)健的確定高度未知的目標(biāo)的二維坐標(biāo)。

為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案進(jìn)行實(shí)現(xiàn)：

步驟1：初始化，設(shè)置觀測(cè)站數(shù)目及對(duì)目標(biāo)水平面二維及高度一維的搜索個(gè)數(shù)，將觀測(cè)站的位置坐標(biāo)、目標(biāo)信號(hào)到達(dá)多個(gè)觀測(cè)站的時(shí)差測(cè)量、對(duì)目標(biāo)水平面二維及高度一維的搜索個(gè)數(shù)、三維網(wǎng)格點(diǎn)數(shù)據(jù)寫(xiě)入主機(jī)內(nèi)存；

步驟2：由觀測(cè)站的位置坐標(biāo)和時(shí)差測(cè)量確定每個(gè)三維網(wǎng)格點(diǎn)的三維代價(jià)函數(shù)值，從而得到三階張量；

步驟3：對(duì)三階張量進(jìn)行降維處理，并由降維的三階張量確定與二維位置坐標(biāo)相關(guān)的矩陣；

步驟4：確定與二維位置坐標(biāo)相關(guān)的矩陣的最小元素對(duì)應(yīng)的二維網(wǎng)格點(diǎn)為目標(biāo)的二維坐標(biāo)估計(jì)。

進(jìn)一步地，所述步驟1的具體執(zhí)行過(guò)程如下：

初始化，設(shè)置觀測(cè)站數(shù)目為N，目標(biāo)水平面二維及高度一維的搜索個(gè)數(shù)分別為N_x、N_y、N_z，將觀測(cè)站的位置坐標(biāo)(α_i,β_i,γ_i),i＝1,…,N、目標(biāo)信號(hào)到達(dá)多個(gè)觀測(cè)站的時(shí)差測(cè)量t_i1,i＝2,…,N、三維網(wǎng)格點(diǎn)n_x＝1,2,...,N_x、n_y＝1,2,...,N_y、n_z＝1,2,...,N_z，寫(xiě)入主機(jī)內(nèi)存；

進(jìn)一步地，所述步驟2的具體執(zhí)行過(guò)程如下：