[發明專利]一種基于橢球模型的雙站測向交叉定位方法

有效

• 申請號: 202110853732.5
• 申請日: 2021-07-28
• 公開（公告）號: CN113791407B
• 公開（公告）日: 2023-10-13
• 發明（設計）人: 艾小鋒;鄭雨晴;吳靜;徐志明;趙鋒;吳其華;劉曉斌;肖順平
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: G01S13/42
• 分類號: G01S13/42
• 代理公司: 北京慧泉知識產權代理有限公司 11232
• 代理人: 王順榮

本發明涉及一種基于橢球模型的雙站測向交叉定位方法，首先已知兩個接收站在大地坐標系中的位置坐標，然后將其轉換為地心直角坐標，分別以第一接收站和第二接收站為原點得到目標在接收站直角坐標系中的位置，然后由上述兩個接收站直角坐標與實際測量得到的俯仰角和方位角的關系，可構成四個關于目標位置的方程，解方程得到目標在地心直角坐標系中的位置。本發明方法可以應用于無源測向交叉定位中；基于更符合實際情況的橢球模型，更加簡單直觀；在適當改進后適用于多站無源測向定位系統。

技術領域

本發明涉及一種基于橢球模型的雙站測向交叉定位方法，尤其是指一種基于橢球模型、空間坐標轉換理論快速獲得兩個接收站被動觀測目標空間位置的方法，屬于被動探測技術領域。

背景技術

無源被動目標探測具有較強的抗反輻射、抗干擾、抗低空入侵和抗隱形的“四抗”能力。近年來，基于調頻廣播、數字電視、通信等信號的多基地被動目標探測技術已經取得很大進展，實際中應用了多種目標定位算法，例如測向交叉定位法、時差定位法、測向測時差混合定位法、時差頻差定位法等。然而，上述目標定位算法一般是直接在笛卡爾直角坐標系中考慮的，目標探測時接收站一般是以大地坐標系為背景進行表示的，這說明算法在實際應用中仍需涉及一系列坐標轉換問題，現有方法無法直接應用于實際場景，為此本發明提出以橢球模型的接收站大地坐標為初始值，完成雙站測向交叉定位公式的相關推導，得到目標位置的表達式，在目標探測過程中，可利用即時的接收站大地坐標值進行簡單運算實現定位，可直接進行工程應用。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于橢球模型的雙站測向交叉定位方法，已解決現有測向交叉定位算法無法直接應用實際場景的問題，本發明利用兩個接收站在橢球模型下的大地坐標直接完成雙站測向交叉定位，得到目標在地心直角坐標系下的位置。該方法針對以橢球模型下的大地坐標表示的兩個接收站位置，事先推導好該坐標系下的雙站測向交叉定位公式，可將大地坐標直接代入計算，獲得相應的目標位置。

實現本發明的技術方案是，首先已知兩個接收站在大地坐標系中的位置坐標，然后將其轉換為地心直角坐標，分別以第一接收站和第二接收站為原點得到目標在接收站直角坐標系中的位置，然后由上述兩個接收站直角坐標與實際測量得到的俯仰角和方位角的關系，可構成四個關于目標位置的方程，解方程得到目標在地心直角坐標系中的位置。由于方程為非線性的，故先利用兩個方位角方程與一個俯仰角方程進行求解，得到關于目標位置的一元二次方程，此時會得到兩個滿足條件的解，最后利用余下的俯仰角方程判斷其中滿足條件的目標位置作為最終解。

本發明是一種基于橢球模型的雙站測向交叉定位方法，具體步驟如下：

步驟1、定義大地坐標系、地心直角坐標系、接收站直角坐標系；

步驟2、確定兩個接收站在大地坐標系中的位置；

步驟3、將接收站的大地坐標轉換成地心直角坐標；

步驟4、假定目標位置，分別以第一接收站和第二接收站為原點，得到目標在接收站直角坐標系中的位置；

步驟5、利用兩個接收站測得的目標方位角與俯仰角構建四個定位方程；

步驟6、選取三個方程，即第一接收站的方位角、俯仰角方程及第二接收站的方位角方程，對目標位置進行求解；

其中，所述步驟6的實現過程如下：由于第一接收站的俯仰角方程為非線性方程，且方程組含有目標坐標的三個未知參數，首先基于兩個方位角方程得到其中兩個未知參數關于余下未知參數的表達式，然后代入到第一接收站的俯仰角方程中，可得到僅含一個未知參數的方程，求解一元二次方程，得到目標位置的兩個解。

步驟7、利用余下的一個俯仰角方程進行虛假目標剔除。