[发明专利]一种双站时差定位方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线电定位技术，具体涉及一种双站时差定位方法。

背景技术

时差定位是一种由多个接收机测量同一辐射源的同一个脉冲的到达时间差，然后由中心处理站根据各平台的位置和时差求出辐射源位置的方法。在现代测量技术条件下，由于时间差测量精度的提高，时差定位技术已成为一种较精确的定位方法，并得到了广泛的应用。

由目标辐射信号到达两站的时间差可确定一对以两站为焦点的双曲面，故多站时差定位又被称为双曲线定位。根据现有的双曲线导航定位原理，在二维平面上至少必须使用三个站，由此获得两个独立的程差，用以构造两个独立的定位方程。三维空间则需要设置四个站，用以产生三对双曲面，通过面面相交得线，线面相交得点来实现对目标位置的定位计算。

发明内容

针对现有的平面时差定位必须使用三个站点的技术现状，本发明的目的是利用经过曲线拟合补偿的单基测向值，以及单双基程差之间的等差关系给出了一种仅使用双站时差测量即可实现目标定位的方法。

本发明是通过如下技术方案实现的。

首先通过对一维双基程差方程的简化处理获得了一个测量参考基准是在单 基线中点位置处的单基测向式。

随后，采用最小二乘法给出了一个能有效提高单基测向准确性的补偿方法。先根据定位系统技术指标所给定的目标距离，或由可信的信息估计目标距离；随后在整个目标方位的探测区间上利用到达角的理论值、实际使用的基线长度逐点计算程差；进一步出于对实际测量误差的考虑，以及为了避免计算出现奇异，对程差理论值进行人为的修正；然后用经过修正的程差值预先估计目标到达角的偏差，在此基础上通过最小二乘法可实现对单基测向值的修正。

虽然利用曲线拟合的方法能够得到收敛的测向准确解，但曲线拟合方法本身就需要使用测向的准确解，而单基测向仅能给出较为准确的近似解。最终摆脱这种困境的原因是分析发现按曲线拟合所得到的补偿函数主要是与基线长度和路程差的变化相关，而对目标距离的变化不敏感，尤其是当基线长度小于100公里时。正是基于这种特性，就能采用目标径向距离的近似估计值，由目标方位的理想值、基线长度和实测程差，计算得到测向偏差的补偿值。

事实上，基于这种特征，另一种补偿方式是根据系统工作距离，预先计算并存储对应于某特定基线长度的测向偏差补偿值，然后在实际工作时根据目标到达角的实测近似值进行实时的调用。

在通过补偿获得准确测向解的基础上，由双基三站程差方程可证得在单基程差与双基程差之间存有一种等差关系，基于此等差关系，利用实测的单基程差值和经过修正的到达角，就能递推得到对应于一维双基阵列的二个程差值，由此就能等价的获得满足二维平面定位所需要的两个独立定位方程。

具体包括以下步骤：

步骤1、基线中点到达角的时差测量。设由两个站构成一个时差定位系统，利用测量所得到的时差，按下式计算在两站基线中点处的目标到达角θ：

sinθ=ΔR132D0=vcΔt2D0---(1)]]>

式中：ΔR₁₃为两站之间的程差；v_c为光速；Δt为时差，D₀为基线长度。

步骤2、在整个目标方位探测区间上计算程差的理论值，并予以修正。根据定位系统技术指标所给定的目标距离，或由可信的信息估计目标距离，利用到达角的理论值、实际使用的基线长度，按余弦定理逐点计算基线两端的距离：