[发明专利]毫米涡旋波束的分数阶卡尔曼滤波定位方法、装置及系统

说明书

本发明提供了一种毫米涡旋波束的分数阶卡尔曼滤波定位方法、装置及系统，该方法包括：毫米涡旋波束发射子系统发射预先调制的毫米涡旋波束；毫米涡旋波束接收子系统接收毫米涡旋波束，以及根据光强频域增强法匹配对准测距，确定与毫米涡旋波束发射子系统之间的距离；根据空间交会原理，得到毫米涡旋波束接收子系统的初始位置；根据分数阶卡尔曼滤波算法确定毫米涡旋波束接收子系统的实时位置。本发明实施例中涡旋波定位系统采用光强频域增强法匹配对准测距，根据空间交会原理，进行定位，短时间内达到亚米级定位精度，数据在传输过程中信息是加密的，采用分数阶卡尔曼滤波定位算法实时定位，有较好的滤波能力，提高了定位精度。

技术领域

本发明涉及定位技术领域，具体而言，涉及一种毫米涡旋波束的分数阶卡尔曼滤波定位方法、装置及系统。

背景技术

现有定位技术中最为常用的是全球卫星导航定位系统(Global NavigationSatellite System)定位，但是GNSS定位在室外遮蔽区域的接收信号弱，甚至无法接收信号，导致无法完成高精度定位，无法满足人们日常需求。

现有定位技术容易受到其他信号及环境干扰影响导致定位精度不足，且信号私密性不强，容易被截获后用于定位。

发明内容

本发明解决的是现有定位技术定位精度不足以及信号私密性不强的问题。

为解决上述问题，本发明提供了一种毫米涡旋波束的分数阶卡尔曼滤波定位方法，应用于毫米涡旋波束定位系统，所述毫米涡旋波束定位系统包括毫米涡旋波束发射子系统和毫米涡旋波束接收子系统，所述方法包括：所述毫米涡旋波束发射子系统发射预先调制的毫米涡旋波束；所述毫米涡旋波束接收子系统接收所述毫米涡旋波束，以及根据光强频域增强法匹配对准测距，确定与所述毫米涡旋波束发射子系统之间的距离；根据所述毫米涡旋波束接收子系统与多台所述毫米涡旋波束发射子系统之间的距离，根据空间交会原理，确定所述毫米涡旋波束接收子系统的初始位置；根据分数阶卡尔曼滤波算法确定所述毫米涡旋波束接收子系统的实时位置。

可选地，所述根据光强频域增强法匹配对准测距，确定所述毫米涡旋波束接收子系统与毫米涡旋波束发射子系统之间的距离，包括：根据接收到的所述毫米涡旋波束处理得到光强图像；根据图像配准算法对所述光强图像进行频域增强法预处理，以及使用傅里叶变换将预处理后的所述光强图像从图像空间转换到频域空间；在频域空间对所述光强图像进行增强，以及利用傅里叶反变换将增强后的所述光强图像从频域空间转换到图像空间，得到图像空间的增强光强图像；根据所述图像空间的增强光强图像，确定所述毫米涡旋波束接收子系统与多台所述毫米涡旋波束发射子系统之间的距离。

可选地，所述根据所述图像空间的增强光强图像确定所述毫米涡旋波束接收子系统与多台所述毫米涡旋波束发射子系统的距离，包括：显示相位全息图，以及根据所述相位全息图确定多台所述毫米涡旋波束发射子系统发射毫米涡旋波束的传输距离。

可选地，设X_k＝[x_k,y_k,z_k,v_x,k,v_y,k,v_z,k]^T，x_k,y_k,z_k为k时刻毫米涡旋波束接收子系统在x，y，z轴上的坐标，v_x,k,v_y,k,v_z,k为对应轴上毫米涡旋波束接收子系统的速度，为估计值，A_d为k-1到k时刻的系统状态转移矩阵，A_d＝A-I，I是单位阵，B_k为系统在k时刻的系数输入矩阵，Q_k为定位过程中的系统噪声矩阵，H是量测矩阵，v_k为观测噪声矩阵，为量测向量；