[发明专利]一种运动单站伪距速度联合定位方法

说明书

本发明公开了一种运动单站伪距速度联合定位方法，只需单个接收天线和处理通道，只需要进行TOA测量，通过分段数据处理，分别提取伪距和速度进行定位。该方法利用运动单站相对目标的位置和速度变化信息，而目前常见的方法通常仅利用到相对位置信息，不利用相对速度信息，或利用速度信息时需要对全部数据进行批处理，计算量较大。该方法基于定位模型分析，将位置信息分解为伪距和速度信息，同时解决了提高定位精度和降低计算量的问题，定位精度优于其它方法，等价于已有的虚拟时差方法，且复杂度大大降低。本发明的方法具有系统简单、设备量小、易于实现等优点，对无源定位具有重要的参考价值。

技术领域

本发明属于无源定位领域，具体涉及一种运动单站伪距速度联合定位方法。

背景技术

无源定位技术通过接收目标辐射源信号确定其位置，具有独特的技术优势，具有十分重要的作用。单站无源定位由于不存在多站协同、数据传输、时频同步等问题，得到了广泛的研究和应用。常见的单站定位技术以干涉仪体制为主，包括测向定位、角度相位差联合定位、测相位差变化率定位等，由于需要多个接收天线和通道，并形成较长的基线，因此系统体积大、代价高，且对接收站的姿态测量精度要求较高。为此利用单个接收通道进行定位的方法近年来得到了越来越多的研究。

TOA是最为容易获得的单通道观测量，且估计方法成熟。文献(周龙健,罗景青,孔辉.基于虚拟时差的运动阵列空间无源定位算法[J].电子与信息学报,2017,39(7):1759-1763.)建立了包含相对运动速度信息的TOA定位模型，并提出了虚拟时差定位方法(下面称之为STOA-DPD方法)和最大似然定位算法。该方法的定位模型建立一一对应的脉冲TOA序列与观测站位置序列的基础上，而实际场景下，观测站的导航数据率通常远低于TOA序列的数据率，无法满足上述模型的求解条件。

本发明采用与文献(周龙健,罗景青,孔辉.基于虚拟时差的运动阵列空间无源定位算法[J].电子与信息学报,2017,39(7):1759-1763.)相同的假设，即在较短的观测时间内，观测站与目标的相对速度保持不变。在此基础上，利用短时观测得到的TOA序列估计得到伪距和速度进行定位。该发明实现了观测数据的压缩，同时避免了导航数据率与TOA数据率不匹配的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种运动单站伪距速度联合定位方法，只需要单个接收天线和通道进行TOA测量，算法简单，易于实现，定位精度优于其它方法，等价于已有的虚拟时差方法且复杂度大大降低，具有一定的理论和工程应用价值。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种运动单站伪距速度联合定位方法，包括以下步骤：

步骤一：利用单个运动观测站，持续接收目标辐射源脉冲串信号，并估计TOA，得到TOA序列，将得到的序列分为连续的M个时间片，每个时间片内包含N次对TOA的连续观测，收到第m个时间片内第n个脉冲的时刻记为t_m,n，记各个时间片内观测站的位置为、速度矢量分别为P_m、v_m，m＝1,…,M，n＝1,…,N，粗估计得到脉冲重复周期T_r0＝t_1,2-t_1,1；

步骤二：根据接收到的TOA序列，估计出各个时间片内的TOA变化率

步骤三：利用估计得到的TOA变化率采用BFGS算法，得到目标位置的估计

本发明与现有技术相比，其显著优点在于：

(1)只需单个接收天线和处理通道，系统简单，设备量小；

(2)只需要进行TOA测量，易于实现；

(3)定位精度优于其它方法，等价于已有的虚拟时差方法且复杂度大大降低。

附图说明

图1为TOA变化率定位原理图。