[发明专利]一种用于多基地声纳配置方式的模拟退火定位方法

摘要

本发明提供了一种用于多基地声纳配置方式的模拟退火定位方法。发射站、接收站相对于目标位置获得距离及方位角的测量数据，利用观测数据对目标进行定位，得到相关定位方程组；根据定位参数与目标位置坐标的非线性关系，将定位方程组转化为非线性方程组，并用非线性优化方法进行解算；在多参数优化问题的求解过程中，将非线性定位方程组按照约束规则组合，建立目标函数，使用模拟退火算法循环比较步骤输出当前最优解，找到最佳匹配点。本方法充分利用各基站观测数据，解算精度更高，且算法能够收敛于最优解，找到最佳匹配点，实现对目标的有效定位，其算法所需的输入量更容易获得，方便工程使用。

主权项

1.一种用于多基地声纳配置方式的模拟退火定位方法，其特征在于包括下述步骤：1）在三个基站的T/R-R²型多基地声纳系统配置方式的二维平面内，发射站相对于目标位置可以获得目标斜距及方位角的测量数据，目标到两个接收站的测量数据可以获得距离和及方位角信息；同时利用这三组数据对目标进行定位，可以得到三组定位方程；2）假设定位参数的估计误差为零均值的高斯分布，根据定位参数与目标位置坐标的非线性关系，将三组定位方程的求解问题转化为非线性优化问题；3）在多参数优化问题的求解过程中，将三组非线性定位方程按照约束规则，建立目标函数；4）模拟退火算法循环比较，包括以下步骤：①随机产生一个初始点X₀(x₀,y₀)，以该点作为当前最优点X_opt＝X₀，并计算目标函数值f(X₀)＝f(x₀,y₀)；②设置初始温度T₀，其中T₀取值不小于200；③设置循环计数器的初值k=1；④对当前最优点X_opt作一个随机扰动randn(1,2)，产生一个新的最优点X_N，计算新的目标函数f(X_N)＝f(x_N,y_N)，并计算目标函数的差值Δf＝f(X_N)-f(X₀)；⑤如果Δf≤0，则接受新产生的最优点X_N为当前最优点X_opt＝X_N；如果Δf＞0，计算Metropolis准则P_B；⑥判断是否满足P_B＞ε，ε∈(0,1)；若不满足，跳到第⑦步；若满足，输出当前最优点，计算结束；⑦计算退火规则；如果T_k＞T₀，循环次数k+1，重新计算退火规则，否则，转向第④步。5）从发射站和接收站所得到的测量数据存在发射站距离误差dr_T、发射站方位角误差dθ_T、接收站距离和误差dρ_i、接收站方位角误差dθ_i；假设上述误差是零均值、彼此不相关的高斯白噪声，对应的标准差分别为和站址测量误差的标准差为σ_s；计算目标的加权最小二乘估计误差协方差矩阵P_WLS；6）根据二维平面内的目标定位精度几何解释GDOP，计算定位精度。