多平台测向交叉定位优化方法.pdf

《多平台测向交叉定位优化方法.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《多平台测向交叉定位优化方法.pdf（11页完成版）》请在专利查询网上搜索。

1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010764296.X (22)申请日 2020.08.02 (71)申请人 中国人民解放军海军工程大学 地址 430033 湖北省武汉市硚口区解放大 道717号 (72)发明人 应涛向一波张友兵田威 康志勇陈传克张若愚 (74)专利代理机构 武汉楚天专利事务所 42113 代理人 孔敏 (51)Int.Cl. G01S 5/00(2006.01) G06F 17/16(2006.01) (54)发明名称 一种多平台测向交叉定位优化方法 (57)摘要 本发明提供了一种多平台。

2、测向交叉定位优 化方法， 包括如下步骤： 步骤一、 各平台两两测向 交叉定位， 获得目标粗略定位点的集合； 步骤二、 对目标粗略定位点数据进行预处理， 求取几何中 心， 作为目标的概略位置； 步骤三、 将目标概略位 置， 各观测平台测向数据、 电子对抗侦察装备测 向误差以及部署位置等信息作为输入， 进行两两 测向交叉定位， 计算GDOP误差值并逐一比对， GDOP误差值最小时， 对应的两站测向交叉定位输 出即为最优定位结果。 本发明提出的方法充分考 虑了各平台装备实际侦察测向能力、 目标与各平 台的位置几何关系等因素对测向交叉定位精度 的影响， 确保了测向交叉定位平台选择的最优 化， 提升了多。

3、平台协同交叉定位的精度。 权利要求书2页 说明书7页 附图1页 CN 111999696 A 2020.11.27 CN 111999696 A 1.一种多平台测向交叉定位优化方法， 其特征在于包括如下步骤： 步骤一、 至少有n个观测平台对同一辐射源目标截获测向， 各平台两两测向交叉定位， 获得个目标粗略定位点的集合， 其中n为大于等于3整数； 步骤二、 对步骤一获得的个目标粗略定位点数据进行预处理， 求取几何中心， 作为目 标的概略位置； 步骤三： 将步骤二得到的目标概略位置、 各观测平台测向数据、 电子对抗侦察装备测向 误差以及部署位置作为输入， 进行两两测向交叉定位， 计算GDOP误差值。

4、并逐一比对， 当GDOP 误差值最小时， 对应的两站测向交叉定位输出即为最优定位结果。 2.如权利要求1所述的多平台测向交叉定位优化方法， 其特征在于所述步骤三具体包 括： 步骤3.1： 进行两两测向交叉定位， 计算GDOP误差值:假设在一个二维空间中两观测平 台的部署位置分别为CX1(x1,y1)和CX2(x2,y2)， 两观测平台对同一辐射源目标的测向数据分 别为 1和 2， 且测向误差服从均值为零， 标准差分别为1和 2且相对独立的正态分布， 目标 概略位置为T(x,y)， 且目标概略位置与两观测平台距离分别为R1和R2， 其定位误差dP如下 式所示： 其中测角误差 可令 得到 dPHd。

5、 可得定位误差的协方差阵为： 根据GDOP定义， GDOP为定位误差协方差阵的迹， 可得GDOP误差值为： 各平台两两测向交叉定位， 得到GDOP值为 步骤3.2： 比较GDOP误差值大小:逐一比对， 当GDOP误差值最小时， 对应的两站即为最优 交叉定位站(CXm,CXn): 权利要求书 1/2 页 2 CN 111999696 A 2 步骤3.3： 得出最优测向交叉定位结果:将步骤3.2得出的最优交叉定位站(CXm,CXn)的 测向数据、 平台位置以及装备测向精度作为输入， 计算得到最优测向交叉定位结果， 其中 测向交叉定位的方程组为 简化上式并以矩阵形式表示为 进一步 可得 HXZ 从而。

6、可以求解目标的位置坐标为 XH-1Z。 权利要求书 2/2 页 3 CN 111999696 A 3 一种多平台测向交叉定位优化方法 技术领域 0001 本发明涉及电子对抗侦察技术领域， 具体是一种多平台测向交叉定位优化方法。 背景技术 0002 随着电子干扰技术、 低空突防技术、 隐身技术及反辐射导弹技术的不断发展和大 规模运用， 传统雷达系统的生存能力和作战效能正面临着日益严重的威胁。 由于无源定位 技术可以在自身不辐射信号的情况下获取辐射源的位置信息， 具有隐蔽性好、 抗干扰能力 强、 作用距离远等优点， 受到了各国的重视。 在复杂战场环境中， 高精度估计出目标辐射源 的位置， 有助于精。

7、准的态势感知和干扰引导， 将为指挥员决策和武器平台打击引导提供更 好的情报保障能力。 方位是目标辐射源较为稳定、 可靠的信息， 测向交叉定位是无源定位中 运用最广泛、 研究时间最长的一种定位方法， 一直是国内外学者研究的重点。 根据双站测向 交叉定位误差模型， 双站测向交叉定位的精度与平台电子侦察装备测向误差、 目标与各平 台的位置几何关系等因素有关。 在多平台电子对抗侦察装备对同一目标截获测向的情况 下， 如何充分考虑测向交叉定位误差因素， 确保测向交叉定位平台选择的最优化、 实现测向 交叉定位的精准化， 是急需研究解决的问题。 0003 从国内外公开的文献中， 还没有发现针对这一问题开展研。

8、究的报导。 本发明提出 了一种多平台测向交叉定位优化方法， 提升了多平台协同交叉定位的精度， 在军事和民用 领域具有重要的应用价值。 发明内容 0004 本发明提供一种多平台测向交叉定位优化方法， 充分考虑了各平台装备实际侦察 测向能力、 目标与各平台的位置几何关系等因素对测向交叉定位精度的影响， 确保了测向 交叉定位平台选择的最优化， 提升了多平台协同交叉定位的精度。 0005 一种多平台测向交叉定位优化方法， 包括如下步骤： 0006 步骤一、 至少有个观测平台对同一辐射源目标截获测向， 各平台两两测向交叉定 位， 获得个目标粗略定位点的集合， 其中n为大于等于3整数； 0007 步骤二、。

9、 对步骤一获得的个目标粗略定位点数据进行预处理， 求取几何中心， 作为 目标的概略位置； 0008 步骤三： 将步骤二得到的目标概略位置、 各观测平台测向数据、 电子对抗侦察装备 测向误差以及部署位置作为输入， 进行两两测向交叉定位， 计算GDOP误差值并逐一比对， 当 GDOP误差值最小时， 对应的两站测向交叉定位输出即为最优定位结果。 0009 进一步的， 所述步骤三具体包括： 0010 步骤3.1： 计算GDOP误差值:假设在一个二维空间中两观测平台的部署位置分别为 CX1(x1， y1)和CX2(x2， y2)， 两观测平台对同一辐射源目标测向数据分别为 1和 2， 且测向误差 服从均。

10、值为零， 标准差分别为1和 2且相对独立的正态分布， 目标概略位置为T(x,y)， 且 目标概略位置与两观测平台距离分别为R1和R2， 其定位误差dP如下式所示 说明书 1/7 页 4 CN 111999696 A 4 0011其中测角误差 0012 可令 0013 0014 得到 0015 dPHd 0016 可得定位误差的协方差阵Pd为： 0017 0018 根据GDOP定义， GDOP为定位误差协方差阵的迹， 可得GDOP误差值为 0019 0020 各平台两两测向交叉定位， 得到GDOP值为 0021 0022 步骤3.2： 比较GDOP误差值大小:逐一比对， 当GDOP误差值最小时，。

11、 对应的两站即为 最优交叉定位站(CXm,CXn): 0023 0024 步骤3.3： 得出最优测向交叉定位结果:将步骤3.2得出的最优交叉定位站(CXm, CXn)的测向数据、 平台位置以及装备测向精度作为输入， 计算得到最优测向交叉定位结果， 其中 0025 测向交叉定位的方程组为 0026 0027 简化上式并以矩阵形式表示为 0028 0029 进一步 0030 0031 可得 0032 HXZ 0033 从而可以求解目标的位置坐标为 说明书 2/7 页 5 CN 111999696 A 5 0034 XH-1Z。 0035 本发明通过多平台测向交叉优化方法选择最优测向交叉定位平台， 。

12、进行测向交叉 定位得到目标位置， 可以提高多平台测向交叉定位精度， 方法简单， 效果良好， 在军事和民 用领域具有重要的应用价值。 附图说明 0036 图1是本发明对于目标最优化选择结果态势图； 0037 图2是本发明与现有技术的误差对比图。 具体实施方式 0038 为了更好的解释本发明的方法， 下面结合实施例和附图说明对本发明进行详细的 说明： 0039 请参考图1,图2， 一种多平台测向交叉定位优化方法， 包括如下步骤： 0040 步骤一、 至少有n个观测平台对同一辐射源目标截获测向， 各平台两两测向交叉定 位， 获得个目标粗略定位点的集合， 其中n为大于等于3整数； 0041步骤二、 对。

13、步骤一获得的个目标粗略定位点数据进行预处理， 求取几何中心， 作为目标的概略位置； 0042 步骤三： 将步骤二得到的目标概略位置、 各观测平台测向数据、 电子对抗侦察装备 测向误差以及部署位置作为输入， 进行两两测向交叉定位， 计算GDOP误差值并逐一比对， 当 GDOP误差值最小时， 对应的两站测向交叉定位输出即为最优定位结果。 0043 所述步骤三具体包括： 步骤3.1： 进行两两测向交叉定位， 计算GDOP误差值:假设在 一个二维空间中两观测平台的部署位置分别为CX1(x1,y1)和CX2(x2,y2)， 两观测平台对同一 辐射源目标的测向数据分别为 1和 2， 且测向误差服从均值为零。

14、， 标准差分别为 1和 2且相 对独立的正态分布， 目标概略位置为T(x,y)， 且目标概略位置与两观测平台距离分别为R1 和R2， 其定位误差dP如下式所示： 0044其中测角误差 0045 可令 0046 0047 得到 0048 dPHd 0049 可得定位误差的协方差阵为： 说明书 3/7 页 6 CN 111999696 A 6 0050 0051 根据GDOP定义， GDOP为定位误差协方差阵的迹， 可得GDOP误差值为： 0052 0053 各平台两两测向交叉定位， 得到GDOP值为 0054 0055 步骤3.2： 比较GDOP误差值大小:逐一比对， 当GDOP误差值最小时， 。

15、对应的两站即为 最优交叉定位站(CXm,CXn): 0056 0057 步骤3.3： 得出最优测向交叉定位结果:将步骤3.2得出的最优交叉定位站(CXm, CXn)的测向数据、 平台位置以及装备测向精度作为输入， 计算得到最优测向交叉定位结果， 其中 0058 测向交叉定位的方程组为 0059 0060 简化上式并以矩阵形式表示为 0061 0062 进一步 0063 0064 可得 0065 HXZ 0066 从而可以求解目标的位置坐标为 0067 XH-1Z。 0068 计算实例: 0069 本例利用matlab对多平台测向交叉定位优化方法进行仿真， 为了方便说明问题， 在此作出假设如下：。

16、 0070 1)各平台和辐射源都处在同一二维平面内； 0071 2)每个观测平台都能正常接收到目标辐射源信号； 0072 3)每个观测平台的测向误差服从均值为零， 标准差为0.1的正态分布； 0073 4)各观测平台之间已经进行了时间配准。 0074 假设在空间中存在某一辐射源目标(经度： 120.024E， 纬度： 24.187N)， 有5个观测 平台对其截获并测向， 平台部署位置分别为表1所示: 0075 表1平台部署位置表 0076 平台坐标 说明书 4/7 页 7 CN 111999696 A 7 站点1(121.707E， 29.321N) 站点2(120.741E， 27.790N。

17、) 侦察船3(120.000E， 26.000N) 站点4(117.181E， 23.731N) 站点5(114.195E， 22.361N) 0077 各观测平台测向数据如表2所示: 0078 表2测向数据表 0079 平台测向数据 站点1187.4450 站点2175.8255 侦察船3150.6143 站点483.2296 站点575.1044 0080 多平台测向交叉定位优化方法效果： 0081 各平台两两测向交叉定位， 获得10个目标粗略定位点的集合， 如表3所示: 0082 表3目标粗略定位点集合 0083 平台坐标 站点1-站点2(121.016E， 24.032N) 站点1-侦。

18、察船3(121.033E， 24.164N) 站点1-站点4(121.036E， 24.188N) 站点1-站点5(121.035E， 24.180N) 站点2-侦察船3(121.002E， 24.219N) 站点2-站点4(121.004E， 24.185N) 站点2-站点5(121.005E， 24.173N) 侦察船3-站点4(121.020E， 24.187N) 侦察船3-站点5(121.025E， 24.178N) 站点4-站点5(121.088E， 24.195N) 0084 对获得的10个目标粗略定位点数据进行预处理， 求取几何中心， 求得目标概略位 置为(121.0270E， 。

19、24.1706N)。 0085 将得到的目标概略位置、 各观测平台测向数据、 电子对抗侦察装备测向误差以及 部署位置等信息作为输入， 进行两两测向交叉定位， 计算GDOP误差值。 0086 以站点1和站点2为例： 0087 目标概略位置到站点1和站点2的距离分别为 0088 R15.1951、 R23.6310 0089 代入概略目标位置、 站点1、 站点2的部署位置和目标到观测平台的距离， 可求得定 位误差dP为 说明书 5/7 页 8 CN 111999696 A 8 0090 0091 可得定位误差的协方差阵Pd为 0092 0093 根据GDOP定义， GDOP为定位误差协方差阵的迹，。

20、 可得GDOP误差值为 0094 0095 同理可以得到其他两两测向交叉定位的GDOP值如表4所示: 0096 表4两两测向交叉定位GDOP值 0097 平台GDOP值 站点1-站点26.9167 站点1-侦察船31.2486 站点1-站点41.1239 站点1-站点51.9438 站点2-侦察船31.4679 站点2-站点41.3481 站点2-站点52.7855 侦察船3-站点49.9327 侦察船3-站点51.9016 站点4-站点52.3803 0098 比较GDOP值的大小， 选出GDOP值最小的两站， 得出平台1和平台4为最优交叉定位 平台， 组织平台1和平台4进行测向交叉定位， 。

21、获得了目标位置的优化结果为(121.0366E, 24.1889N)。 定位态势图如图1所示。 0099 为了验证本发明方法的有效性， 分别利用多平台测向交叉定位5化方法和传统人 工组织交叉定位方法， 对目标进行了100次的重复实验。 为了模拟人工选择平台进行测向交 叉定位的情况， 假定从5个站点中随机选取两站进行测向交叉定位， 并对站点1和站点4组合 外的所有组合进行相同了实验， 每次实验求得在坐标系下的真实目标与所测得目标之间距 离差， 取平均值进行对比， 实验结果如图2和表5所示： 0100 表5均方根误差对比表 0101 测向交叉定位方法目标位置真实值与测量值的距离差(km) 多平台测。

22、向交叉定位优化方法(平台1-平台4)0.6306 人工测向交叉定位(平台1-平台2)5.3910 人工测向交叉定位(平台1-侦察船3)1.5312 人工测向交叉定位(平台1-站点5)1.0422 人工测向交叉定位(平台2-侦察船3)1.4144 人工测向交叉定位(平台2-平台4)1.1232 说明书 6/7 页 9 CN 111999696 A 9 人工测向交叉定位(平台2-平台5)0.9237 人工测向交叉定位(侦察船3-平台4)0.8765 人工测向交叉定位(侦察船3-平台5)0.7349 人工测向交叉定位(平台4-平台5)7.0823 0102 仿真结果验证了该方法的有效性， 与传统人工方法相比， 本发明多平台测向交叉 定位优化方法的定位精度提高了69.3。 说明书 7/7 页 10 CN 111999696 A 10 图1 图2 说明书附图 1/1 页 11 CN 111999696 A 11 。