[发明专利]基于角度测量的多站无源传感器目标定位方法

权利要求书

1.一种基于角度测量多站无源传感器目标定位方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)构建基于角度测量的定位场景：

构建分布在空间直角坐标系OXYZ中的目标定位系统和目标的目标定位场景，其中，目标定位系统包括信息采集模块和信息处理模块；所述信息采集模块包括角度信息采集模块和位置信息采集模块；所述角度信息采集模块包括N个搭载在不同位置飞行平台上的无源传感器Z＝{z₁,z₂,···,z_n,···,z_N}，其中，N≥2，z_n表示第n个无源传感器；

(2)信息采集模块采集角度信息和传感器位置的观测值信息：

角度信息采集模块中的每个无源传感器z_n采集目标的角度信息并将角度信息φ_n发送至信息处理模块，同时位置信息采集模块采集每个无源传感器z_n位置的观测值s_n，并将s_n发送至信息处理模块，其中：

s_n＝[x_sn,y_sn,z_sn]^T

其中，θ_n、分别表示z_n采集的目标的方位角、俯仰角信息，[·]^T表示转置运算，x_sn、y_sn、z_sn分别表示s_n在空间直角坐标系X轴、Y轴、Z轴上的分量；

(3)信息处理模块构造伪线性观测矩阵和伪线性测量值向量：

信息处理模块根据角度信息φ_n构造维度为2N×3的伪线性观测矩阵A，同时根据角度信息φ_n和无源传感器z_n位置的观测值s_n构造维度为2N×1的伪线性测量值向量h：

u_θ,n＝[sinθ_n,-cosθ_n,0]^T

其中，A中的第2n行为第2n-1行为h中的第2n个元素为第2n-1个元素为

(4)信息处理模块获取目标位置坐标的最小二乘估计值：

信息处理模块通过伪线性观测矩阵A的转置结果A^T和伪线性测量值向量h对目标位置坐标p进行最小二乘估计，得到最小二乘估计值

其中，分别表示目标在直角坐标系X轴、Y轴、Z轴上的坐标估计值，(·)^-1表示求逆运算；

(5)信息处理模块计算方位角和俯仰角的总测量方差：

(5a)信息处理模块计算目标位置坐标p的最小二乘估计值相对于每个无源传感器z_n位置的观测值s_n的斜距方位角和俯仰角并通过和s_n计算方位角θ_n和俯仰角关于每个无源传感器z_n位置的观测值s_n的方位角偏导向量b_θ,n和俯仰角偏导向量

(5b)信息处理模块方位角偏导向量b_θ,n和俯仰角偏导向量计算方位角θ_n和俯仰角的总测量方差和

其中，分别为无源传感器z_n的方位角测量方差、俯仰角测量方差，R_s,n为无源传感器z_n位置坐标测量s_n的误差协方差矩阵；

(6)信息处理模块计算权值矩阵：

信息处理模块计算每个无源传感器z_n的维度为2×2的权值矩阵W_n，并构建以N个权值矩阵W₁,W₂,···,W_n,···,W_N为主对角线的维度为2N×2N的权值矩阵W：

W＝blkdiag(W₁,W₂,···,W_n,···,W_N)

其中，blkdiag(·)表示生成块对角矩阵操作，diag(·)表示生成对角矩阵操作；

(7)信息处理模块计算目标位置坐标的加权最小二乘估计值：

信息处理模块基于加权最小二乘算法对目标位置坐标p进行估计，得到加权最小二乘估计值

(8)信息处理模块对加权最小二乘估计值进行偏差补偿：

信息处理模块计算目标位置坐标p的加权最小二乘估计值的估计偏差e，并通过e对进行偏差补偿，然后将偏差补偿结果作为目标定位结果：

a_n＝W_n(1,1)

b_n＝W_n(1,2)

c_n＝W_n(2,2)；

其中，∑表示求和操作，W_n(i,j)表示矩阵W_n中第i行中第j列的元素，i∈{1,2}，j∈{1,2}。