[发明专利]一种基于单星辐射源的多基站目标定位方法

权利要求书

1.一种基于单星辐射源的多基站目标定位方法，其特征在于，

包括：以单颗卫星为发射源，空中飞行目标为测量物，接收基站为基础建立单星辐射源的多基站定位模型，具体步骤包括：

构建双基地距离观测数据计算公式：

r_i＝r⁰+n_i＝R_t+R_si+n_i

其中，i代表接收基站的编号，s_i为第i个接收基站的位置坐标，r_i代表第i个接收基站观测到的从卫星到接受基站的总距离，R_si为空中飞行目标到卫星和第i个接收基站之间的距离；r⁰为没有受到噪声影响的真实双基地距离的集合；n_i为第i个接收基站数据的测量噪声；t为卫星的位置坐标；R_t为空中飞行目标到卫星的距离；

整理双基地距离观测数据为向量r：

r＝[r₁,r₂,...,r_N]^T＝r⁰+n

其中，n代表由各组测量噪声构成的噪声向量；

获取空中飞行目标到各接收基站的距离R_si构建向量d_s：

其中，u为空中飞行目标的位置坐标，N为接收基站的总个数；

统一R_t和d_s为向量d：

根据定义系数矩阵整理向量r：

r＝Ad+n

其中，系数矩阵A＝[1_N,I_N]，I_N为N维单位矩阵；

基于标定单颗卫星与空中飞行目标之间的距离与空中飞行目标的位置无关的额外变量建立线性化定位方程组；

对所述线性化定位方程组求解加权最小二乘问题，得到空中飞行目标的估计初始位置；

将所述估计初始位置带入所述多基站定位模型并使用泰勒级数展开，由加权最小二乘法得到所述空中飞行目标的最终位置；基于标定单颗卫星与空中飞行目标之间的距离与空中飞行目标的位置无关的额外变量建立线性化定位方程组的具体步骤，包括：

根据忽略二阶误差项得定位方程：

构造向量θ＝[u,R_t]，其中R_t为与u无关的额外变量；

得到矩阵定位方程：

ε＝h-Gθ

其中，ε＝Bn，代表噪声部分，

2.如权利要求1所述的一种基于单星辐射源的多基站目标定位方法，其特征在于，

线性化定位方程组求解加权最小二乘问题，得到空中飞行目标的估计初始位置的具体步骤，包括：

将矩阵定位方程构建加权最小二乘问题：

其中，W为权值矩阵，W＝E[εε^T]＝BQB^T，Q为n的协方差矩阵；

其最小二乘解为：

θ＝(G^TWG)^-1G^TWh

所述向量θ中前三个元素为飞行目标位置的三维坐标

3.如权利要求2所述的一种基于单星辐射源的多基站目标定位方法，其特征在于，

估计初始位置带入所述多基站定位模型并使用泰勒级数展开，由加权最小二乘法得到所述空中飞行目标的最终位置的具体步骤，包括：

建立关系式:

其中，Δu代表估计误差；

获取R_t的泰勒展开式：

其中，

获取的泰勒展开式：

其中

得到修正观测数据表达式：

所述修正观测数据表达式变形整理得：

其中，

获取修正矩阵数据表达式：

h_c-G_cu＝n

其中h_c＝[h₁,h₂,...,h_N]^T，第i个元素为：

其中

获取最终位置估计值：