[發(fā)明專利]一種地心地固坐標(biāo)系下協(xié)同被動測向與主動雷達(dá)的運(yùn)動目標(biāo)定位方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210728346.8
• 申請日: 2022-06-25
• 公開（公告）號: CN115267760B
• 公開（公告）日: 2023-08-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王鼎;高衛(wèi)港;陳燦;李建陽;尹潔昕;鄭娜娥;唐濤;楊賓;王建輝;任修坤
• 申請（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍戰(zhàn)略支援部隊(duì)信息工程大學(xué)
• 主分類號: G01S13/42
• 分類號: G01S13/42;G01S7/41
• 代理公司: 鄭州大通專利商標(biāo)代理有限公司 41111
• 代理人: 張立強(qiáng)

本發(fā)明涉及目標(biāo)定位技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種地心地固坐標(biāo)系下協(xié)同被動測向與主動雷達(dá)的運(yùn)動目標(biāo)定位方法，該方法通過協(xié)同利用被動測向站提供的兩維角度和多普勒頻率觀測量，與主動雷達(dá)站提供的兩維角度、距離以及多普勒頻率觀測量對運(yùn)動目標(biāo)進(jìn)行協(xié)同定位。本發(fā)明顯著提高了運(yùn)動目標(biāo)在地心地固坐標(biāo)系下的定位精度，新方法無需迭代運(yùn)算，其目標(biāo)位置估計(jì)精度和速度估計(jì)精度均可以漸近逼近相應(yīng)的克拉美羅界，因而具有漸近統(tǒng)計(jì)最優(yōu)性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及目標(biāo)定位技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種地心地固坐標(biāo)系下協(xié)同被動測向與主動雷達(dá)的運(yùn)動目標(biāo)定位方法。

背景技術(shù)

眾所周知，目標(biāo)定位技術(shù)廣泛應(yīng)用于通信、雷達(dá)、無線監(jiān)測、導(dǎo)航遙測、地震勘測、射電天文、緊急救助、安全管理等領(lǐng)域，其在工業(yè)生產(chǎn)和國防安全中都發(fā)揮著重要作用。依據(jù)觀測站的數(shù)量可以將目標(biāo)定位系統(tǒng)劃分為單站定位系統(tǒng)和多站定位系統(tǒng)兩大類，其中多站定位系統(tǒng)能夠獲得更多觀測信息，從而有利于提高目標(biāo)定位精度。

對目標(biāo)進(jìn)行定位可以使用雷達(dá)、激光、聲納等有源設(shè)備來完成，該類技術(shù)需要觀測站主動發(fā)射信號，通常稱為有源定位技術(shù)[Rui?L?Y,Ho?K?C.Efficient?closed-formestimators?for?multistatic?sonar?localization[J].IEEE?Transactions?onAerospace?and?Electronic?Systems,2015,51(1):600-614.][Amiri?R,Behnia?F.Anefficient?weighted?least?squares?estimator?for?elliptic?localization?indistributed?MIMO?radars[J].IEEE?Signal?Processing?Letters,2017,24(6):902-906.]，其具有全天候、速度快等優(yōu)勢。此外，對目標(biāo)進(jìn)行定位還可以使用被動觀測站來完成，該類技術(shù)是通過接收目標(biāo)輻射的無線信號進(jìn)行定位，通常稱為無源定位技術(shù)[朱穎童,許錦,趙國慶,饒鮮.基于正則約束總體最小二乘無源測角定位[J].北京郵電大學(xué)學(xué)報(bào),2015,38(6):55-59.][李明.一種長基線陣列地面單站無源定位方法[J].太赫茲科學(xué)與電子信息學(xué)報(bào),2021,19(4):569-572.]，其具有生存能力強(qiáng)、偵察作用距離遠(yuǎn)等優(yōu)勢。現(xiàn)有定位技術(shù)大都單一采用有源定位體制或者無源定位體制來完成，目標(biāo)定位精度欠佳。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對現(xiàn)有定位技術(shù)大都單一采用有源定位體制或者無源定位體制來完成，目標(biāo)定位精度欠佳的問題，針對主被動協(xié)同定位場景，提出一種地心地固坐標(biāo)系下協(xié)同被動測向與主動雷達(dá)的運(yùn)動目標(biāo)定位方法，其通過協(xié)同利用被動測向站獲得的兩維角度與多普勒頻率觀測量，以及主動雷達(dá)站獲得的兩維角度、距離以及多普勒頻率觀測量，顯著提高了運(yùn)動目標(biāo)在地心地固坐標(biāo)系下的定位精度。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

首先，基于被動測向站的經(jīng)度、緯度以及高度計(jì)算每個被動測向站在地心地固坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值及其本地坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)矩陣，并利用被動測向站獲得運(yùn)動目標(biāo)的兩維角度與多普勒頻率觀測量，隨后將兩維角度與多普勒頻率觀測量的非線性觀測方程聯(lián)合轉(zhuǎn)化為關(guān)于目標(biāo)在地心地固坐標(biāo)系下的位置向量和速度向量的偽線性觀測方程，并利用一階誤差分析獲得該偽線性觀測方程的誤差向量的協(xié)方差矩陣；然后，基于主動雷達(dá)站的經(jīng)度、緯度以及高度計(jì)算每個主動雷達(dá)站在地心地固坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值及其本地坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)矩陣，并利用主動雷達(dá)站獲得運(yùn)動目標(biāo)兩維角度、距離以及多普勒頻率觀測量，隨后將兩維角度、距離以及多普勒頻率觀測量的非線性觀測方程聯(lián)合轉(zhuǎn)化為關(guān)于目標(biāo)在地心地固坐標(biāo)系下的位置向量和速度向量的偽線性觀測方程，并利用一階誤差分析獲得該偽線性觀測方程中的誤差向量的協(xié)方差矩陣；最后聯(lián)合兩類偽線性觀測方程及其誤差向量的協(xié)方差矩陣獲得目標(biāo)在地心地固坐標(biāo)系下的位置向量和速度向量的閉式解，從而實(shí)現(xiàn)協(xié)同定位。本發(fā)明的地心地固坐標(biāo)系下協(xié)同被動測向與主動雷達(dá)的運(yùn)動目標(biāo)定位方法的具體實(shí)施步驟如下：