[发明专利]一种基于方位角和俯仰角信息的双机无源定位方法

说明书

一种基于方位角和俯仰角信息的双机无源定位方法，属于目标定位领域。现有的传统单站无源定位无法完成瞬时定位，且多站定位的加权最小二乘(WLS)表达形式复杂，时间累积特性不好的问题。一种基于方位角和俯仰角信息的双机无源定位方法，为了对定位目标的位置坐标进行求解，首先根据实际定位场景，构建利用到达角度确定/构成的双站观测模型，再由本发明提出的到达信号的方位角和俯仰角座位模型输入，同时考虑观测误差进行目标的高精度定位。本发明能够实现瞬时定位，简化了无源定位过程，时间累积收敛性能好。

技术领域

本发明涉及一种基于方位角和俯仰角信息的双机无源定位方法。

背景技术

测向定位方法(Angles Of Arrival，AOA)是只利用信号到达观测站的角度信息，来对目标的位置信息进行估计。无论是单一的无源定位算法，还是在各种联合的定位算法中，AOA都是研究和应用都非常广，各种经典的方法一直都在发展。不论在什么定位算法中，角度信息都是最基本的测量信息，而且往往在一些环境下，其他传感器不能有效的进行测量，只能获得角度信息，所以测向定位有着非常重要的研究意义。

在观测站得到目标的观测信息后，如何利用角度信息建立观测方程，并完成对观测方程的求解，才能得到目标位置信息的估计。最小二乘估计作为对线性(及伪线性)方程组求解的经典方法，有着目标函数易寻找、求解形式清晰等优点，被广泛的应用在各种定位问题的坐标求解当中。传统单站无源定位无法完成瞬时定位，且多站定位的加权最小二乘(WLS)表达形式复杂，时间累积特性不好。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有的传统单站无源定位无法完成瞬时定位，且多站定位的加权最小二乘(WLS)表达形式复杂，时间累积特性不好的问题，而提出一种基于方位角和俯仰角信息的双机无源定位方法。

一种基于方位角和俯仰角信息的双机无源定位方法，所述方法包括以下步骤：

步骤一、构建两个观测站与待定位目标之间的空间角度观测模型以及目标源信号的来波方位角和俯仰角；

步骤二、利用含有角度信息的等式关系建立含有未知目标坐标的矩阵观测方程；

步骤三、利用加权最小二乘估计法和伪逆法，对步骤二中建立的矩阵观测方程进行求解，得到待定位目标的空间估计位置坐标。

本发明的有益效果为：

本发明从实际角度出发，对双站无源定位进行模型建立，利用到达信号的方位角和俯仰角作为模型的输入，再结合空间向量的正交关系和几何位置关系，推出具有简洁对称的表达形式的观测方程。结合WLS解法，由加权矩阵的修正，完成在有测量误差存在时的目标源位置估计，提高了时间累积收敛性能。

通过本发明方法，仅利用两站观测就能实现瞬时无源定位，并仅使用角度观测信息完成对目标位置的解算，大大将复杂的无源定位问题得到了简化。在此模型下，可以在小型的侦察无人机搭载测量设备(如相位干涉仪)，有着较高的实用性，很好的做到了小型化灵活性的侦察探测。此外两观测站的布站位置也无需特殊考虑，可以进行移动观测，十分灵活。

本发明提出的AOA观测模型，利用加权最小二乘解法有着独到的优势。在定位模型中仅需要输入测量的角度信息，一定程度上降低了误差引入；并且在目标源距离较远，处于远场条件时，模型对观测站自身位置误差不敏感，可以忽略不计，即模型对各种误差的包容性较强。加权最小二乘法利用对加权矩阵的计算更新，完成对存在误差的一定矫正作用，并且随着时间积累的测量，WLS有着良好的时间收敛性。

附图说明

图1为本发明方法总体流程图；

图2为本发明方法具体步骤流程图；

图3为本发明两观测站同时对辐射源目标的观测模型；