双平台多辐射源测向测时交叉定位方法技术

本发明专利技术涉及一种双平台多辐射源测向测时交叉定位方法，主从平台独立采集数据，每组数据包括辐射源的方位角以及对应的时间标记，Ｎ个辐射源形成Ｎ＃＋［＊］Ｎ个交叉点，两个平台形成Ｎ＃＋［＊］Ｎ组测量数据和交叉点相对应。每个扫描周期结束从平台通过通信传输将数据传送到主平台进行融合，通过计算双平台间测量数据的相近度来进行最优匹配，去除虚假定位。本发明专利技术无需辐射源的先验信息，降低了平台间数据传输、处理和时间同步的复杂性，运算速度快，定位精度高，可广泛应用于航海、航空、宇航、侦察、测控、救援和地球物理学等各类军、民用系统。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种纯角度无源定位时，是红外搜索与跟踪系统、无源定位系统、红外预警系统、大视场目标监视系统、空中交通管制系统等的一项核心技术，在各类军、民用系统中均可有广泛的应用。有源定位是利用雷达、激光、声纳等有源设备来对辐射源进行定位，它具有全天候、高精度等优点。然而有源定位的使用，要发射大功率的信号，这样很容易暴露自己，被对方发现从而遭受破坏，使定位精度受到很大影响。通过对辐射源信号的截获、测量获得目标的位置和航迹，实现定位的方法，称为无源定位。它不发射自己的信号，具有作用距离远，隐蔽性好等优点。因而具有极强的生存能力和反隐身能力。和有源定位系统相比具有低耗费、低维修、对环境友好等优点。随着信号截获和处理技术的发展，无源定位技术的研究和应用越来越广泛。在无源定位方法中，由于方向测量定位方法(测向交叉定位方法)具有方向角度变化慢，对平台间的时间统一要求低等特点，使得方向测量定位方法成为发展最早、研究最多和使用最广泛的无源定位技术。它是通过高精度的测向设备，在两个或两个以上的观测平台对辐射源测向，各个测向线(视线)的交叉点就是辐射源的地理位置。根据在各观测平台测得的辐射源的方向和各观测平台的位置，通过三角运算就可以确定交叉点的坐标。然而在多辐射源的情况下，此方法的主要缺点是存在虚假定位。对于空间存在N个辐射源，两个平台共有2N条方向线，存在N*N个交叉点，其中有N*(N-1)个交叉点是虚假定位。因此从实际应用的角度出发，要求去除这些虚假定位。国内外研究人员针对虚假点的去除提出了一些方法。对于多平台(平台数≥3)无源定位，已经证明其平台间数据关联具有NP计算复杂性难题。目前研究人员主要应用图论、运筹学、组合数学等工具求解该问题，消除虚假定位的方法主要有最小距离法、最大似然法、谱相关法、整数规划法、拉格朗日松弛算法、神经网络等，但是平台过多导致平台间的数据传输、处理和时间的同步都变得十分复杂，限制了其应用。一般情况下，很难依据两个平台来去除虚假点，目前双平台无源定位主要是结合辐射源的先验信息或者冗余信息去除虚假点。信号处理的方法要求知道信号的一些先验信息，通过信号的谱相关理论、盲分离算法等进行定位，平台接收装置必须采用均匀阵列，算法复杂。为实现这样的目的，本专利技术的技术方案中采用双平台进行定位，主从平台独立采集数据。每个扫描周期结束从平台通过通信传输将数据传送到主平台进行融合。在主平台融合中心进行数据处理，计算双平台间测量数据的相近度来进行最优匹配，去除虚假定位。对于N个辐射源，每个平台测量出N组数据，每组数据包括辐射源的方位角以及对应的时间标记。N个辐射源可以形成N*N个交叉点，两个平台形成N*N组测量数据和交叉点相对应。在一组数据中，根据两个方位角可以得到此交叉点和主平台的斜距，另外，通过测量时间差和主平台的测量方位角也可以得到此交叉点和主平台的斜距。根据两个斜距的误差程度，可以得到这组测量数据的相近度。根据相近度的数值可以完成虚假点的去除。本专利技术的方法包括如下具体步骤1.测量数据采集主平台从平台是两个独立的系统，每个平台都可以独立测量监视区域的辐射源。平台携带的红外搜索与跟踪系统(IRST)可以测量目标的方位角，测量精度可以达到3毫弧；平台采用基于全球定位系统GPS的统一时间基准。GPS的特点是可以为全球各地随时提供一个高精度的时钟，从而也就保证了各平台信号的同步。由GPS接收板、高稳定度晶体震荡器和时钟板组成的GPS钟可以提供高精度的时间标准，时间精度可以达到20纳秒。一个扫描周期结束，从平台通过通信传输将数据传送到主平台进行后续处理。2.测量数据处理融合主从平台的测量数据，对于N个辐射源，形成N*N组测量数据(即N*N个交叉点)。每组测量数据包括三个元素(1)主平台的测量角度；(2)从平台的测量角度；(3)主从平台的测量时差。根据简单三角公式，由(1)(2)可以计算出辐射源到主平台的斜距。根据测角测时差定位公式，由(1)(3)可以计算出辐射源到主平台的斜距。如果不考虑测量误差的情况下，如果交叉点是辐射源，显然两个斜距应该相等。然而实际情况测量噪声肯定存在的，因此对于真实辐射源，两个斜距数值也不相等。根据斜距的误差，定义主从平台的测量数据的相近度P(P∈)。P的数值越大，表明平台间测量数据来自同一辐射源的可能性越大，即此组数据代表真实辐射源。重复上述过程，得到一个N*N的相近度矩阵A=(Pj1,j2)N×N,]]>j1表示主平台的第j1个测量数据，j2表示从平台的第j2个测量数据。通过测量数据的处理，最终得到相近度矩阵A。3.虚假点去除因为平台的每个测量角度代表一个辐射源，不同的辐射源有不同的角度，因此从A中选出最大的N个不同行不同列元素，则此N个元素对应的测量数据就代表辐射源，其余都为虚假点。从而完成虚假点去除。本专利技术可用于两个测量平台对多个辐射源进行定位，通过引入时刻量测量，提出相近度的概念，算法简单有效、实时性强，无需辐射源的先验信息，降低了平台间数据传输、处理和时间同步的复杂性，运算速度快，正确定位精度高，能够有效去除无源定位中的虚假点，可广泛应用于航海、航空、宇航、侦察、测控、救援和地球物理学等各类军、民用系统，具有广阔的市场前景和应用价值。如附图说明图1所示，E为辐射源，S1，S2为测量平台。已知测量平台的位置，测量的角度，以X轴为基准。图2为多辐射源情况下测向交叉定位产生虚假点示意图。如图2所示，监视区域存在3个辐射源，共产生9个交叉点，其中3个交叉点是真实辐射源，其余6个是虚假点。图3为本专利技术实施例中辐射源水平编队态势图。图4为本专利技术实施例中辐射源十字编队态势图。a. 观测平台和辐射源都在同一平面内，如XY平面内；b.每个测量平台都能正常接收到所有辐射源辐射的信号，无杂波干扰；c.信号没有重叠情况，即有N个目标，可以测到N组数据；d.双平台接收数据具有相同的测量精度，并且已经时空配准。1.测量数据采集在这些假设前提下，每个测量站分别测得N个辐射源的方位角α以及对应的时间标记T。本系统采用基于全球定位系统GPS的统一时间基准。GPS的特点是可以为全球各地随时提供一个高精度的时钟，从而也就保证了各平台信号的同步。由GPS接收板、高稳定度晶体震荡器和时钟板组成的GPS钟可以提供高精度的时间标准。因此定义i平台对j辐射源的观测向量为zij=αijTij]]>(i＝1，2；j＝1，2....N)。平台1为主平台，2为从平台。平台2通过通信传输将数据传送到平台1进行融合，形成N*N的测量数据集。Sj1，j2＝{(α1，j1，α2，j2，T1，j1，T2，j2)}(其中j＝j1，…，jm≤N；为一个交叉点的排列，即第1个观测平台测到第j1个辐射源数据，第2个测量平台测到第j2个辐射源数据)。2.测量数据处理在图1中，根据简单的三角关系有xe=x1tanα1-x2tanα2+y2-y1tanα1-tanα2.....(1)]]>ye=y2tanα1-y1tanα2+(x1-x2)tan&alpha本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双平台多辐射源测向测时交叉定位方法，其特征在于包括如下具体步骤：１．测量数据采集：主平台从平台是两个独立的系统，平台携带红外搜索与跟踪系统ＩＲＳＴ测量目标的方位角，平台采用基于全球定位系统ＧＰＳ的统一时间基准，一个扫描周期结束，从平 台通过通信传输将数据传送到主平台进行后续处理；２．测量数据处理：融合主从平台的测量数据，对于Ｎ个辐射源，形成Ｎ＊Ｎ组测量数据，即Ｎ＊Ｎ个交叉点，根据每组测量数据分别计算出两个辐射源到主平台的斜距，根据斜距的误差，定义主从平台的测量数据的 相近度Ｐ（Ｐ∈［０，１］），Ｐ的数值越大，表明平台间测量数据来自同一辐射源的可能性越大，即此组数据代表真实辐射源，重复上述过程，得到一个Ｎ＊Ｎ的相近度矩阵Ａ＝（Ｐ↓［ｊ↓［１］，ｊ↓［２］］）↓［Ｎ×Ｎ］，ｊ↓［１］表示主平台的第ｊ↓［１］个测量数据，ｊ↓［２］表示从平台的第ｊ↓［２］个测量数据；３．虚假点去除：从相近度矩阵Ａ中选出最大的Ｎ个不同行不同列元素，则此Ｎ个元素对应的测量数据就代表真实辐射源，其余都为虚假目标，从而完成虚假点去除。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：敬忠良，胡洪涛，胡士强，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]