[发明专利]一种机载多主动雷达测距的地面物体高精度定位方法

摘要

本发明涉及一种机载多主动雷达测距的地面物体高精度定位方法，通过采用多主动雷达对物体交汇定位的方法，利用平台的位置信息和雷达的测距信息建立空间解析几何模型，通过求解方程组直接解算出物体点的大地坐标系位置信息，不涉及传统方法中利用时间差求解高次方程组和迭代初值的问题，大大降低了计算复杂度，并显著提高了定位精度；解决了目前机载主动雷达受载机姿态和雷达测角信息影响较大、基于辐射源的多雷达无源定位对物体的辐射源有要求等问题，实现对地面静止物体和慢速移动物体的高精度定位。

主权项

一种机载多主动雷达测距的地面物体高精度定位方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤(一)、采用三架无人机对同一地面物体进行搜索，将首先搜索到所述地面物体的无人机定义为主机，主机根据在WGS‑84坐标系中自身的位置坐标、对物体的测距值和对物体的测角值解算出所述地面物体的位置坐标S0，并将位置坐标S0发送给其余两架无人机，其余两架无人机根据位置坐标S0对所述地面物体进行搜素，当搜索到地面物体后，其余两架无人机将对地面物体的测距值和无人机在WGS‑84坐标系中自身的位置坐标发送给主机；步骤(二)、设主机在WGS‑84坐标系中自身的位置坐标为P1(x1，y1，z1)、其余两架无人机自身的位置坐标分别为P2(x2，y2，z2)，P3(x3，y3，z3)，主机对地面物体的测距值为r1，其余两架无人机对地面物体的测距值分别为r2，r3，求解地面物体的位置坐标S(x，y，z)，具体方法如下：(x-x1)2+(y-y1)2+(z-z1)2=r12(x-x2)2+(y-y2)2+(z-z2)2=r22(x-x3)2+(y-y3)2+(z-z3)2=r32---(1)]]>令：d1=r12,d2=r22,d3=r32;X=x-x1,Y=y-y1,Z=z-z1;a1=x2-x1,b1=y2-y1,c1=z2-z1;a2=x3-x1,b2=y3-y1,c2=z3-z1;---(2)]]>其中d1，d2，d3均为中间变量，无含义；X，Y，Z均为中间变量，无含义；a1b1，c1，a2，b2，c2均为中间变量，无含义；结合式(1)和式(2)可以得到：d1＝X2+Y2+Z2             (3)d2＝(X‑a1)2+(Y‑b1)2+(Z‑c1)2                (4)d3＝(X‑a2)2+(Y‑b2)2+(Z‑c2)2            (5)令式(3)减去式(4)得到式(7)，式(3)减去式(5)得到式(8)：d1＝X2+Y2+Z2            (3)d1‑d2+a12+b12+c12＝2a1X+2b1Y+2c1Z         (7)d1‑d3+a22+b22+c22＝2a2X+2b2Y+2c2Z     (8)令D2＝(d1‑d2+a12+b12+c12)/2，D3＝(d1‑d3+a22+b22+c22)/2，则上式变为：d1＝X2+Y2+Z2        (3)D2＝a1X+b1Y+c1Z         (10)D3＝a2X+b2Y+c2Z        (11)其中D2，D3均为中间变量，无含义；联立式(10)和式(11)可以得出如下公式：X＝(b2D2‑b1D3)/(b2a1‑a2b1)+(b1c2‑c1b2)/(b2a1‑a2b1)Z   (12)Y＝(a2D2‑a1D3)/(a2b1‑b2a1)+(a1c2‑c1a2)/(a2b1‑b2a1)Z   (13)令m1，m2，n1，n2满足：X＝(b2D2‑b1D3)/(b2a1‑a2b1)+(b1c2‑c1b2)/(b2a1‑a2b1)Z＝m1+n1Z   (14)Y＝(a2D2‑a1D3)/(a2b1‑b2a1)+(a1c2‑c1a2)/(a2b1‑b2a1)Z＝m2+n2Z   (15)其中m1，m2，n1，n2均为中间变量，无含义；将式(14)和式(15)代入式(3)可以得到：d1＝(m1+n1Z)2+(m2+n2Z)2+Z2          (16)将上式整理得：(1+n12+n22)Z2+(2m1n1+2m2n2)Z+(m12+m22‑d1)＝0   (17)令β＝1+n12+n22，δ＝2m1n1+2m2n2，u＝m12+m22‑d1解得：Z=-δ±δ2-4βu2β---(18)]]>其中β，δ，u均为中间变量，无含义；舍去Z为负数的值，将Z的值分别代入式(12)和式(13)即可解得X，Y的值，根据式(2)进一步解算出地面物体的坐标S(x，y，z)。