[发明专利]一种基于WGS-84模型的双星定位方法

说明书

本发明属于电子对抗技术领域，具体涉及一种基于WGS‑84模型的双星定位方法。本发明提出的基于WGS‑84模型的双星测向定位闭式解算方法，通过角度测量方程的伪线性化，并融合WGS‑84地球椭球模型约束，给出了一种双星测向定位闭式解算方法，对地表目标辐射源实现定位解算，给出目标在地球椭球模型约束下的加权最小二乘解析解，并通过仿真表明该算法在系统测向误差不是特别大时，可以逼近定位误差的克拉美‑罗下限(CRLB)，相较于传统由解析法直接求解多元非线性方程和利用牛顿迭代法解算目标位置的方法，本方法在双星同轨和异轨时可统一实现对目标的定位解算，定位方法下卫星构型灵活，且不需要迭代求解，计算量小，不存在定位解模糊问题。

技术领域

本发明属于电子对抗技术领域，具体涉及一种基于WGS-84模型的双星定位方法。

背景技术

随着空间军事化以及电子侦察卫星的迅猛发展,空间逐渐成为当今维护国家安全和利益的战略制高点，基于卫星的空间电子侦察系统由于其广域的覆盖范围、气候因素影响小，定位不受空间地域限制的特点而受到各国军方广泛关注，利用卫星侦察系统来获取信息已经成为战场行动的重要情报来源。当下，我国航天事业发展迅速，卫星侦查技术得到快速发展和广泛关注，对基于卫星的无源定位跟踪算法展开研究，实现高精度,大范围的无源定位，具有重要的意义和价值。卫星无源定位中,双星电子侦察定位体制相对于多星定位而言减少了平台数量，降低了系统实现难度和发射成本，其定位精度又高于单星定位方式，成为被各国广泛应用的卫星侦察定位体制。

目前,双星定位中联合时差/频差的定位方法,采用解析法定位时,不能统一解算卫星同轨/异轨的情况；利用牛顿迭代法,又依赖目标初值点,且计算量大，算法稳定性不好，存在定位解模糊问题。对于双星测向定位，也存在测向方程非线性化程度高，迭代法求解困难等问题。因此目前双星定位体制是值得研究的一个方向。

发明内容

本发明的目的，就是针对上述问题，提出了一种WGS-84椭球模型约束下的双星测向定位的闭式解算方法，通过测向方程的伪线性化并融合WGS-84椭球约束，给出目标辐射源在条件约束下的加权最小二乘解析解。该方法在双星同轨和异轨时可统一实现对目标的定位解算，定位方法下卫星构型灵活，且不需要迭代求解，计算量小，不存在定位解模糊问题。

本发明所采用的技术方案为：

本发明的方法通过双星测量目标辐射源的方向余弦角，基于WGS-84地球椭球模型，给出目标在地球椭球模型约束下的加权最小二乘解析解。定位模型如图1所示。图中，记在地固坐标系ECEF下，卫星1的位置为x_S1，卫星2的位置为x_S2，所要定位的目标辐射源的位置为x_T，分别记为：x_S1＝[x_s1,y_s1,z_s1]^T，x_S2＝[x_s2,y_s2,z_s2]^T，x_T＝[x_t,y_t,z_t]^T。由文献资料可知星载测向定位体制中，卫星传感器测量的目标在星体坐标系下的方向余弦角与卫星姿态及ECEF下的目标位置存在常矩阵转换关系，而对目标的定位问题通常在大地坐标系下，因此本文统一采用目标在地固坐标系ECEF下的方向余弦角进行分析研究。

本发明主要包括以下步骤：

a、在地固直角坐标系中，采用双星分别测量目标辐射源的方向余弦角，建立目标辐射源的非线性方程；

b、采用WGS-84模型，根据WGS-84大地坐标系与地固直角坐标系的转换关系，建立WGS-84约束模型；

c、采用加权最小二乘法对非线性方程求解，获得在WGS-84模型约束下的目标辐射源位置。