專利名稱：一種采用多站點對多目標的定位方法
一種采用多站點對多目標的定位方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于無線電監(jiān)測中，只利用各監(jiān)測站包含的目標方向角、無需其它任何先驗信息、對多目標進行定位的方法。該方法采用組合誤差的最小準則及迭代變化的權(quán)值向量方法代替現(xiàn)有的窮舉法，在確保其定位性能的條件下較之窮舉法而言、其計算效率提高了兩個數(shù)量級，是一種多站點對多目標進行定位的快速方法。
背景技術(shù)：
在多站點對多目標的定位應(yīng)用場合中，例如在二維測向區(qū)域內(nèi)，M個測向站對于N 個目標測向定位可以形成N*M個交叉點，其中只有N個交叉點是正確的。因此，如何在NXM 個交叉點中選取出N個目標的真實位置是定位成功的關(guān)鍵。多監(jiān)測站多目標交叉定位如附

圖1所示。目前已經(jīng)公開報道的解決這一問題的方法有蔣維特等人于2009年10月在 《火力與指揮控制》期刊的第34卷第10期中、所公開的最小距離方法實現(xiàn)多站點多目標定位方法，該方法雖然簡單、但數(shù)據(jù)的正確相關(guān)率低。高勇和肖先賜在《系統(tǒng)工程與電子技術(shù)》 期刊1998年第5期所公開的、采用譜相關(guān)方法也被用于多站點多目標定位中，但是該方法是建立在事先已得到各目標發(fā)出的頻率相同但周期不同的信號的前提下才能進行，換句話說、該方法先采用復(fù)雜的周期譜相關(guān)算法，求出各目標信號的周期，再根據(jù)各目標信號不同的頻率周期配對定位；該方法要求各個目標信號的周期不完全相同，因此、該方法需要復(fù)雜的測量設(shè)備，在實際應(yīng)用上存在局限；上述無論是最小距離方法、還是譜相關(guān)法，它們均需要先驗信息。
對于只利用方向角進行多站點多目標定位應(yīng)用中，基于組合誤差最小準則的窮舉法只需要目標方向角即可完成目標定位、確定各個目標的具體位置。該窮舉法要求對每個監(jiān)測站中方向角的所有組合誤差進行逐一計算、再比較每種組合狀態(tài)下的組合誤差的總效果；因此計算量大，尤其是在監(jiān)測站個數(shù)和目標數(shù)均增加時，很難滿足實時處理要求。此外， 李立萍等人在1999年4月在《系統(tǒng)工程與電子技術(shù)》期刊的第4期也提出了一種采用基準線最小距離法進行多站點多目標定位的方法，該方法同樣只需要利用檢測站的方向角，但是其計算速度仍較慢。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對背景技術(shù)存在的缺陷，研究設(shè)計一種采用多站點對多目標的定位方法，根據(jù)組合誤差的最小準則及迭代變化的權(quán)值向量方法，以實現(xiàn)快速、高效地確定各個目標的位置等目的。
本發(fā)明的解決方案是針對事先不知道各監(jiān)測站中各方向角分別對應(yīng)于哪個目標。首先，對所有監(jiān)測站進行劃分，將其中一個監(jiān)測站作為主站，將其余監(jiān)測站作為子站，并將所有子站組成一個集合、稱之為子站集合；其次，根據(jù)主站中的方向角由小到大的順序， 分別對主站建立主站系統(tǒng)觀測向量及主站系統(tǒng)變換矩陣，以及對各子站建立子站系統(tǒng)觀測向量及子站系統(tǒng)變換矩陣，并由此建立監(jiān)測系統(tǒng)定位方程；最后，對建立的監(jiān)測系統(tǒng)定位方程、采用組合誤差的最小準則及迭代變化的權(quán)值向量方法對多目標進行定位，從而實現(xiàn)其發(fā)明目的。因此，本發(fā)明方法包括
A.監(jiān)測站的設(shè)置首先根據(jù)定位區(qū)域的最南或最北的監(jiān)測站為橫軸、以最西或最東的監(jiān)測站為縱軸建立直角坐標系，正北方向為零度參考方向、順時針方向的角度為正、逆時針方向的角度為負；然后根據(jù)定位區(qū)域的大小、地形以及擬監(jiān)測目標的個數(shù)的最大值設(shè)置監(jiān)測站的個數(shù)和各個監(jiān)測站在直角坐標系中的坐標位置，同時選定其中一個監(jiān)測站作為主站，將其余監(jiān)測站作為子站，并對各個子站分別編號；
B.建立主站系統(tǒng)觀測向量及主站系統(tǒng)變換矩陣
Bi.建立主站系統(tǒng)觀測向量根據(jù)主站監(jiān)測到的各目標的方向角，并將各目標方向角從小至大的正弦與該站橫坐標值的積組成一列向量、再將各目標方向角的余弦與該站縱坐標值的積組成另一列向量；最后將所得兩個列向量的對應(yīng)分量的差作為主站系統(tǒng)觀測向量；
B2.建立主站系統(tǒng)變換矩陣以目標個數(shù)為行數(shù)，其二倍值為列數(shù)，建立一個零矩陣；然后，根據(jù)各目標按方向角大小的排列，以相對主站方向的角度從小到大的正弦值和余弦值的相反數(shù)、依次將其置入零矩陣的第一行第一列和第一行第二列、第二行第三列和第二行第四列、第三行第五列和第三行第六列……，依此類推，至最后一行(目標的個數(shù)行) 的最后一列，即得主站的系統(tǒng)變換矩陣
權(quán)利要求
1. 一種采用多站點對多目標的定位方法，包括A.監(jiān)測站的設(shè)置首先根據(jù)定位區(qū)域的最南或最北的監(jiān)測站為橫軸、以最西或最東的監(jiān)測站為縱軸建立直角坐標系，正北方向為零度參考方向、順時針方向的角度為正、逆時針方向的角度為負；然后根據(jù)定位區(qū)域的大小、地形以及擬監(jiān)測目標的個數(shù)的最大值設(shè)置監(jiān)測站的個數(shù)和各個監(jiān)測站在直角坐標系中的坐標位置，同時選定其中一個監(jiān)測站作為主站，將其余監(jiān)測站作為子站，并對各個子站分別編號；B.建立主站系統(tǒng)觀測向量及主站系統(tǒng)變換矩陣B1.建立主站系統(tǒng)觀測向量根據(jù)主站監(jiān)測到的各目標的方向角，并將各目標方向角從小至大的正弦與該站橫坐標值的積組成一列向量、再將各目標方向角的余弦與該站縱坐標值的積組成另一列向量；最后將所得兩個列向量的對應(yīng)分量的差作為主站系統(tǒng)觀測向量；B2.建立主站系統(tǒng)變換矩陣以目標個數(shù)為行數(shù)，其二倍值為列數(shù)，建立一個零矩陣 ’然后，根據(jù)各目標按方向角大小的排列，以相對主站方向的角度從小到大的正弦值和余弦值的相反數(shù)、依次將其置入零矩陣的第一行第一列和第一行第二列、第二行第三列和第二行第四列、第三行第五列和第三行第六列……，依此類推，至最后一行的最后一列，即得主站的系統(tǒng)變換矩陣
2.按權(quán)利1所述采用多站點對多目標的定位方法，其特征在于在步驟1)5中所述待測目標坐標向量的最小二乘值，即當(dāng)觀測方程為y= Φχ、組合誤差為時，針對各監(jiān)測站中的方向角的所有組合、分別通過迭代加權(quán)方法計算組合誤差，取組合誤差最小時對應(yīng)的方向角順序作為正確配對組合，然后利用最小二乘方法處理所得組合值；其中，Φ + 表示矩陣Φ的廣義逆矩陣，I I · I I代表向量的2范數(shù)。
3.按權(quán)利1所述采用多站點對多目標的定位方法，其特征在于在步驟&中隨機產(chǎn)生一組與監(jiān)測系統(tǒng)觀測向量維數(shù)相等的隨機權(quán)值向量，其隨機權(quán)值向量中的各分量的取值范圍在0到1之間。
4.按權(quán)利1所述采用多站點對多目標的定位方法，其特征在于在步驟中所述根據(jù)步驟Ef1所得的相應(yīng)子站的各個定位誤差值、確定該子站的定位誤差的分散程度，其分散度的確定方法為首先找出各組合誤差中的最大值和最小值，并將各組合誤差的最大值與最小值之差除以該組合誤差最大值、再將所得的商作開方處理后所得結(jié)果即為相應(yīng)子站組合誤差的分散度。
5.按權(quán)利4所述采用多站點對多目標的定位方法，其特征在于所述將所得的商作開方處理為開二次方或開三次方處理。
全文摘要
該發(fā)明屬于無線電監(jiān)測中采用多站點對多目標的定位方法，包括監(jiān)測站的設(shè)置，建立主站系統(tǒng)觀測向量及主站系統(tǒng)變換矩陣，建立子站系統(tǒng)觀測向量及子站系統(tǒng)變換矩陣，建立監(jiān)測系統(tǒng)定位方程，目標的定位處理。該發(fā)明采用組合誤差的最小準則及迭代變化的權(quán)值向量方法、實現(xiàn)多站點對多目標的定位；采用該發(fā)明方法可極大提高對多目標同時、實時定位的效率和準確度，在同等條件下該發(fā)明方法較傳統(tǒng)的窮舉法快了2個數(shù)量級。因而，本發(fā)明具有在確保定位性能的條件下、利用多站點對多目標進行實時定位的能力強、定位速度快、效率高，是一種多站點對多目標進行定位的快速方法，尤其適合用于對目標數(shù)不多于監(jiān)測站數(shù)時的目標進行實時、快速定位等特點。
文檔編號G01S5/00GK102540139SQ201110374710
公開日2012年7月4日 申請日期2011年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月23日
發(fā)明者萬義和, 萬群, 徐保根, 樊榮, 湯四龍, 郭賢生, 黃際彥 申請人:同方電子科技有限公司, 電子科技大學(xué)