[发明专利]一种基于单星辐射源的多基站目标定位方法

说明书

本发明公开了一种基于单星辐射源的多基站目标定位方法，包括利用已知的观测数据建立关于飞行目标的多基站定位模型；通过引入额外变量的方式将非线性的飞行目标定位方程组线性化；利用最小二乘估计得到一个目标的初始估计；利用泰勒级数展开的方法构建关于误差项的加权最小二乘估计表达式，进一步提升目标位置的估计精度。因此本发明可以利用单星辐射源作为外辐射源基于多基站对飞行目标进行定位。

技术领域

本发明涉及无线移动通信技术领域，尤其涉及一种基于单星辐射源的多基站目标定位方法。

背景技术

外辐射源雷达定位系统是一种极具发展潜力的定位系统。与传统的主动式雷达不同，外辐射源雷达系统只包含接收装置而不含发射装置，利用第三方非合作辐射源发射信号对监测区域进行探测。外辐射源定位系统可以利用的第三方信号种类有很多，如模拟电视信号、数字视频广播信号、蜂窝基站信号、卫星导航信号等。由于发射端和接收端不是同向的，可以较好地定位低空目标和隐身目标。

目前多基站雷达系统中的定位算法主要有分组最小二乘法、两步加权最小二乘法、半正定规划法等算法。在使用卫星信号作为外辐射源时，由于卫星距目标的距离较远，因此地面各接收站得到的观测值比较接近，使用现有算法建立非线性方程组求解目标位置时精度较低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于单星辐射源的多基站目标定位方法，旨在解决使用现有算法建立非线性方程组求解目标位置精度较低的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于单星辐射源的多基站目标定位方法，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；

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。

其中，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