[發明專利]信息聯合的二次等式約束最小二乘輻射源定位方法

有效

• 申請號: 202011473715.0
• 申請日: 2020-12-15
• 公開（公告）號: CN112782647B
• 公開（公告）日: 2023-05-16
• 發明（設計）人: 王鼎;唐濤;尹潔昕;楊賓;吳志東;張莉;王成;趙排航;韓博臣;李長勝
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍戰略支援部隊信息工程大學
• 主分類號: G01S5/04
• 分類號: G01S5/04
• 代理公司: 鄭州大通專利商標代理有限公司 41111
• 代理人: 周艷巧

1.一種信息聯合的二次等式約束最小二乘輻射源定位方法，用于聯合方位角、仰角和電離層虛高信息對短波輻射源進行測向交匯定位，其特征在于，包含如下內容：

利用若干測向站對地面短波輻射源進行二維測向，獲取該輻射源方位角及仰角信息，同時構建兩者的非線性觀測方程；并通過測向站有源探測獲取電離層虛高觀測模型；

結合電離層虛高觀測模型將方位角及仰角的非線性觀測方程分別轉換為偽線性觀測方程并合并，形成二維角度偽線性觀測方程；

依據二維角度偽線性觀測方程并結合地球橢圓模型構建用于短波輻射源定位的二次等式約束最小二乘優化模型，并利用拉格朗日乘子法將模型約束優化問題轉化為關于拉格朗日乘子的非線性方程組問題；

對非線性方程組進行迭代求解，依據拉格朗日乘子估計值確定短波輻射源地心地固坐標系下的位置向量及其協方差矩陣，進而獲取短波輻射源經緯度。

2.根據權利要求1所述的信息聯合的二次等式約束最小二乘輻射源定位方法，其特征在于，假設在地面放置M個測向站，利用該M個測向站對地面短波輻射源進行二維測向，依據地面短波輻射源經緯度及測向站經緯度來獲取短波輻射源方位角及仰角。

3.根據權利要求1或2所述的信息聯合的二次等式約束最小二乘輻射源定位方法，其特征在于，依據測向站及短波輻射源在地心地固坐標系下位置向量來表示方位角非線性觀測方程；根據測向站與輻射源之間地心角信息及短波輻射源信號到測向站傳播路徑所對應的電離層虛高來表示仰角非線性觀測方程；根據測向站對應的電離層虛高真實值及電離層虛高觀測值來表示電離層虛高觀測模型。

4.根據權利要求1所述的信息聯合的二次等式約束最小二乘輻射源定位方法，其特征在于，利用三角函數性質將方位角非線性觀測方程轉化為方位角偽線性觀測方程。

5.根據權利要求1所述的信息聯合的二次等式約束最小二乘輻射源定位方法，其特征在于，基于多項式求根原理和引入輔助變量將仰角非線性觀測方程轉化成仰角偽線性觀測方程。

6.根據權利要求5所述的信息聯合的二次等式約束最小二乘輻射源定位方法，其特征在于，利用M個測向站的仰角觀測值和電離層虛高觀測值建立M個一元二次方程；利用該M個一元二次方程的正根并結合輻射源位置向量來建立仰角偽線性觀測方程，其中，輻射源位置向量為通過引入輔助變量擴維后的輻射源位置向量。

7.根據權利要求1所述的信息聯合的二次等式約束最小二乘輻射源定位方法，其特征在于，二維角度偽線性觀測方程表示為：其中，ξ₁、分別表示方位角偽線性觀測方程中方位角偽線性觀測向量、觀測誤差向量、觀測矩陣，ξ₂分別表示仰角偽線性觀測方程中仰角偽線性觀測向量、觀測矩陣、觀測誤差向量，O_M×1表示M×1階全零向量，表示輻射源位置向量。

8.根據權利要求7所述的信息聯合的二次等式約束最小二乘輻射源定位方法，其特征在于，二次等式約束最小二乘優化模型表示為：

其中，Q為二維角度偽線性觀測誤差向量ξ的協方差矩陣，R_e為已知距離數值，Γ₁、Γ₂、η為預設單位向量矩陣。

9.根據權利要求8所述的信息聯合的二次等式約束最小二乘輻射源定位方法，其特征在于，非線性方程組表示為：其中，λ₁和λ₂表示兩個未知的拉格朗日乘子，

10.根據權利要求9所述的信息聯合的二次等式約束最小二乘輻射源定位方法，其特征在于，利用Newton迭代算法求解非線性方程組；根據拉格朗日乘子估計值確定短波輻射源地心地固坐標系下的位置向量表示為：其中，和表示拉格朗日乘子估計值，I₃、O_3×1為預設單位向量。