[发明专利]基于分布式无源定位技术的定位精度提高方法

权利要求书

1.一种基于分布式无源定位技术的定位精度提高方法，其特征在于：所述的基于分布式无源定位技术的定位精度提高方法包括按顺序进行的下列步骤：

(1)获取分布式定位区域内各传感器与目标间的距离测量值并估计出目标位置的S1阶段；

(2)利用步骤(1)中估计出的目标位置计算出各传感器对应的测距残差的S2阶段；

(3)利用步骤(2)中得到的测距残差确定出全部残差点并定义偏移圆半径的S3阶段；

(4)利用步骤(3)中得到的全部残差点与偏移圆半径估计出偏移圆圆心的S4阶段；

(5)利用步骤(4)中得到的偏移圆圆心对步骤(1)中得到的目标位置估计值进行校正，获得更精确的目标位置估计值的S5阶段；

在步骤(3)中，所述的利用步骤(2)中得到的测距残差确定出全部残差点并定义偏移圆半径的方法是利用步骤(1)中获得的各传感器距离测量值的标准差和步骤(2)中获得的各传感器的测距残差，定义出充分大的偏移量并将其作为偏移圆半径，利用测距残差的几何关系确定出各传感器相对于目标真实位置的方位角并以此获得各传感器对应的残差点；

具体方法如下：设Δr为目标位置估计误差：

式中，Δx和Δy分别为目标位置估计值相对于目标真实位置u_T在x轴和y轴方向的误差，即待定位的目标真实位置为u_T＝[x_T,y_T]^T；目标位置估计值为表示目标位置估计值相对于目标真实位置的方向，用相应的辐角主值表示，即：

式中，函数arg(x,y)表示空间点(x,y)的辐角主值；用θ_n表示第n个传感器相对于目标真实位置的方位角，其中第n个传感器的位置为s_n＝[x_n,y_n]^T：

θ_n＝arg(x_n-x_T,y_n-y_T) (6)

当传感器与目标之间的距离r_n远大于目标位置估计误差Δr时，利用目标位置估计值计算出方位角θ_n，即：

由于测距残差ρ_n是目标位置估计值的函数，因此能够利用测距残差ρ_n对目标位置估计误差进行校正，以获得更准确的目标位置估计；对第n个传感器的测距残差进行一阶泰勒展开并整理得：

ρ_n＝cosθ_nΔx+sinθ_nΔy+ε_n (8)

若忽略上式中测距误差ε_n的影响，传感器的测距残差ρ_n与方位角θ_n则满足极坐标方程：

引入偏移量b，上式重写为：

在极坐标平面中，曲线ρ(θ)上点(ρ,θ)与点间的距离为：

当b＞＞Δr+max{σ_n}时，

d≈b (12)

可见，此时曲线ρ(θ)是以点为圆心，偏移量b为半径的圆，将此圆称为偏移圆，偏移圆半径用b表示；

传感器的测距残差ρ_n与方位角θ_n确定的点(ρ_n-b,θ_n)与点间的距离为：

将点(ρ_n-b,θ_n)称为对应于第n个传感器的残差点；

比较上式可见，由于测距误差ε_n的存在，残差点(ρ_n-b,θ_n)落在偏移圆附近，且沿径向偏移测距误差ε_n；为满足偏移圆半径b充分大的要求：

b＝30(max|ρ_n|+maxσ_n) (14)

对于给定系统，测距残差ρ_n由各个传感器分别计算获得，测距误差ε_n的方差σ_n²通常已知，因此，由上式确定出偏移圆半径b的数值。