[发明专利]一种部分基站位置未知的测向测距定位方法

说明书

本发明公开了一种部分基站位置未知的测向测距定位方法，属于目标定位技术领域。本发明包括位置未知基站初始位置估计、目标初始位置估计、基站及目标位置迭代估计等步骤。本发明能够在部分基站位置未知的情况下，充分利用基站间和基站对目标的方向、距离测量来对目标进行定位，相较于仅利用位置已知基站的测向测距定位方法，该方法能进一步提升目标定位精度，并同时实现位置未知基站定位，有助于其他目标的定位工作开展。

技术领域

本发明属于目标定位技术领域，具体涉及一种部分基站位置未知的测向测距定位方法。

背景技术

全球卫星导航系统GNSS在军事武器、交通运输以及工业生产等领域均有较为广泛的应用，但GNSS设备受天线端卫星信号质量影响较大，包括军事应用中的故意干扰和生活环境中的自然遮挡、非故意干扰等降低了其连续导航能力。因此，研究一些GNSS拒止环境下的目标定位技术成为迫切需要。基于测向测距的定位技术利用目标到位置已知基站的方向、距离等测量来实现对目标的定位。在二维平面，仅需一个位置已知基站便可实现目标定位；但是方向、距离测量是有误差的，使得单站测向测距定位精度不高，因此联合多个位置已知基站的方向、距离测量来对目标进行定位十分具有应用前景。

在实际工程应用中，由于新建的基站位置信息不易获得，或者其他方面的因素造成基站位置信息的缺失，使得无法直接利用该类基站进行目标定位，进而浪费其测向测距信息。申请号为CN201710554722.5的中国专利公开了一种定位基站和终端的方法，能够在目标基站位置未知的情况下定位目标终端，但是该方法针对非合作定位系统，且采用了第三方测向设备，实用性受限。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点和不足，提供一种部分基站位置未知的测向测距定位方法，该方法充分利用基站间及基站对目标的测向测距信息来对位置未知基站和目标进行定位，进而提升目标定位精度。

为实现上述技术目的，本发明采用的技术方案如下：

一种部分基站位置未知的测向测距定位方法，包括以下步骤：

(1)设置方向、距离测量误差协方差矩阵Q；

(2)利用位置已知基站的位置坐标p₁和位置已知基站对位置未知基站的方向测量θ、距离测量d，得到位置未知基站的初始位置估计

(3)利用位置已知基站的位置坐标p₁、位置未知基站的初始位置估计以及位置已知、位置未知基站对目标的方向测量θ₁、θ₂及距离测量d₁、d₂，得到目标的初始位置估计

(4)利用高斯-牛顿迭代法对目标和位置未知基站的位置进行迭代估计，具体方式为：

(401)设置迭代总次数I，初始化当前迭代次数i＝0，当前估计结果x₀为：

(402)计算方向、距离参数对目标、位置未知基站的位置x的导数J：

其中，

h(x)＝[θ′(x) θ′₁(x) θ′₂(x) d′(x) d′₁(x) d′₂(x)]^T

d′(x)＝||x[3:4]-p₁||₂