[发明专利]基于方位角和多普勒信息的多平台协同目标定位方法

权利要求书

1.基于方位角和多普勒信息的多平台协同目标定位方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤一、每个平台将每个时刻采集到的声学信号分别进行低通滤波和快速傅里叶变换，经过低通滤波获得环境噪声连续谱，经过快速傅里叶变换获得信号谱，在每个时刻下将每个平台得到的信号谱和环境噪声连续谱做差，将差值高于6dB的信号谱保留，否则舍弃，从保留的信号谱中选取多个平台在同一时刻下均存在的信号谱，从选取的每个信号谱中得到多个线谱分量；

步骤二、在同一时刻下，将步骤一中任意一个平台的一个线谱分量与其他平台中的任意一个线谱分量均做差，对获得的所有差值中同时小于等于设定的多普勒变化范围的线谱分量进行保留；

步骤三、对步骤二筛选出的同一时刻每个平台的线谱分量，将同一频率范围内的两个线谱分量做差，所述两个线谱分量分别位于两个平台内，得到每个时刻下每两个平台间的多普勒频移；

步骤四、利用步骤三中得到的多普勒频移和步骤二中保留的每个线谱分量对应的方位角，构建方位角-多普勒超定方程组；

步骤五、对步骤四中的方位角-多普勒超定方程组进行最小二乘估计，得到目标初始位置坐标和目标速度；

步骤六、根据目标速度，得到目标径向运动速度和航向角，从而根据得到的目标初始位置坐标、目标径向运动速度和航向角，实现对目标的定位；

步骤四中所述方位角-多普勒超定方程组为：

式中，p＝(x₀,y₀,v_x,v_y)，x₀为目标初始位置的横坐标，y₀为目标初始位置的纵坐标，v_x为目标运动速度的x向分量，v_y为目标的运动速度的y向分量，和分别表示方位角-多普勒伪线性表达式的测量矩阵和测量向量，和具体表达式分别为：

其中，

θ_ajk表示第a个平台在第k时刻接收到的第j个线谱分量相对于大地北的角度，k＝1，2，…，N，x_a和y_a分别表示第a个平台的x轴和y轴的坐标位置，Δf_abjN表示第a平台和第b平台在第N时刻的多普勒频移，a,b表示两个平台的编号，a,b＝1,2,3，且a≠b，j＝1,2,3，j表示线谱编号，△T为相邻两个时刻之间的时间间隔；c为水中的声速；f为信号谱的中心频率。

2.根据权利要求1所述基于方位角和多普勒信息的多平台协同目标定位方法，其特征在于，步骤一中，得到信号谱的过程为：

利用快速傅里叶变换将每个平台采集的4路声信号p_i1(t)、p_i2(t)、p_i3(t)和p_i4(t)转换成对应的频域信号P_i1(f)、P_i2(f)、P_i3(f)和P_i4(f)，利用公式1，对频域信号P_i1(f)、P_i2(f)、P_i3(f)和P_i4(f)进行计算，得到信号谱P_i(f)：

P_i(f)＝|P_i1(f)|²+|P_i2(f)|²+|P_i3(f)|²+|P_i4(f)|² 公式1。

3.根据权利要求1所述基于方位角和多普勒信息的多平台协同目标定位方法，其特征在于，步骤五中，对步骤四中的方位角-多普勒超定方程组进行最小二乘估计，得到p的估计值

根据公式3，得到x₀，y₀和v_x，v_y。