[發明專利]基于分布式無源定位技術的定位精度提高方法

有效

• 申請號: 202010323430.2
• 申請日: 2020-04-22
• 公開（公告）號: CN111487586B
• 公開（公告）日: 2023-06-02
• 發明（設計）人: 蘇志剛;陸闊;武瑞;郝敬堂;王雨琪;王鉉;韓冰
• 申請（專利權）人: 中國民航大學
• 主分類號: G01S5/10
• 分類號: G01S5/10
• 代理公司: 天津才智專利商標代理有限公司 12108
• 代理人: 龐學欣

1.一種基于分布式無源定位技術的定位精度提高方法，其特征在于：所述的基于分布式無源定位技術的定位精度提高方法包括按順序進行的下列步驟：

(1)獲取分布式定位區域內各傳感器與目標間的距離測量值并估計出目標位置的S1階段；

(2)利用步驟(1)中估計出的目標位置計算出各傳感器對應的測距殘差的S2階段；

(3)利用步驟(2)中得到的測距殘差確定出全部殘差點并定義偏移圓半徑的S3階段；

(4)利用步驟(3)中得到的全部殘差點與偏移圓半徑估計出偏移圓圓心的S4階段；

(5)利用步驟(4)中得到的偏移圓圓心對步驟(1)中得到的目標位置估計值進行校正，獲得更精確的目標位置估計值的S5階段；

在步驟(3)中，所述的利用步驟(2)中得到的測距殘差確定出全部殘差點并定義偏移圓半徑的方法是利用步驟(1)中獲得的各傳感器距離測量值的標準差和步驟(2)中獲得的各傳感器的測距殘差，定義出充分大的偏移量并將其作為偏移圓半徑，利用測距殘差的幾何關系確定出各傳感器相對于目標真實位置的方位角并以此獲得各傳感器對應的殘差點；

具體方法如下：設Δr為目標位置估計誤差：

式中，Δx和Δy分別為目標位置估計值相對于目標真實位置u_T在x軸和y軸方向的誤差，即待定位的目標真實位置為u_T＝[x_T,y_T]^T；目標位置估計值為表示目標位置估計值相對于目標真實位置的方向，用相應的輻角主值表示，即：

式中，函數arg(x,y)表示空間點(x,y)的輻角主值；用θ_n表示第n個傳感器相對于目標真實位置的方位角，其中第n個傳感器的位置為s_n＝[x_n,y_n]^T：

θ_n＝arg(x_n-x_T,y_n-y_T)?(6)

當傳感器與目標之間的距離r_n遠大于目標位置估計誤差Δr時，利用目標位置估計值計算出方位角θ_n，即：

由于測距殘差ρ_n是目標位置估計值的函數，因此能夠利用測距殘差ρ_n對目標位置估計誤差進行校正，以獲得更準確的目標位置估計；對第n個傳感器的測距殘差進行一階泰勒展開并整理得：

ρ_n＝cosθ_nΔx+sinθ_nΔy+ε_n?(8)

若忽略上式中測距誤差ε_n的影響，傳感器的測距殘差ρ_n與方位角θ_n則滿足極坐標方程：

引入偏移量b，上式重寫為：

在極坐標平面中，曲線ρ(θ)上點(ρ,θ)與點間的距離為：

當b＞＞Δr+max{σ_n}時，

d≈b?(12)

可見，此時曲線ρ(θ)是以點為圓心，偏移量b為半徑的圓，將此圓稱為偏移圓，偏移圓半徑用b表示；

傳感器的測距殘差ρ_n與方位角θ_n確定的點(ρ_n-b,θ_n)與點間的距離為：

將點(ρ_n-b,θ_n)稱為對應于第n個傳感器的殘差點；

比較上式可見，由于測距誤差ε_n的存在，殘差點(ρ_n-b,θ_n)落在偏移圓附近，且沿徑向偏移測距誤差ε_n；為滿足偏移圓半徑b充分大的要求：

b＝30(max|ρ_n|+maxσ_n)?(14)

對于給定系統，測距殘差ρ_n由各個傳感器分別計算獲得，測距誤差ε_n的方差σ_n²通常已知，因此，由上式確定出偏移圓半徑b的數值。