【技术实现步骤摘要】
本申请涉及无线电监测，具体而言，涉及一种多站时差和频差融合定位方法、系统、设备及介质。
技术介绍
1、天基观测站通过截获和处理各类电磁辐射源发出的电磁信号，能够提取相位差(phase difference of arrival，pdoa)、时差(time difference of arrival，tdoa)、频差(frequency difference of arrival，fdoa)及其变化率等多种观测量。结合观测站的位置、速度等信息，这些观测量被用于辐射源的空间定位。根据观测站的数量，这种定位技术可以分为单站无源定位和多站协同无源定位两大类。
2、单站定位技术主要包括测向、相位差变化率、多普勒变化率和信号直接定位等方法。这类技术的优势在于设备配置简单，不需要多站之间的时间、频率同步和修正策略，减少了系统的复杂性和成本。然而，单站定位技术也存在明显的局限性：测向定位由于基线较短(导致测向精度不高)，特别是在辐射源位于对地覆盖边缘区域时，受地球曲率影响，定位精度会显著下降，无法确保全区域内的高精度定位。相位变化率和多普勒变化率定位方法虽然可以通过长时间信号积累实现较长的虚拟基线，提高定位精度，但这要求辐射源信号长时间保持可观测状态，限制了其应用场景。信号直接定位法则对信号的高占空比有较高要求，且在复杂环境中表现不佳。
3、相比之下，多站协同定位技术利用了多个观测站之间的长基线(一般为几十至几百公里)和较短的观测时间(通常不超过百毫秒)，能够实现全空域内的快速高精度定位。其中，双站时频差定位算法在特定条
4、为了克服上述挑战，研究人员还探索了利用多普勒频差观测量来提升远区定位精度的方法。多普勒频差观测量能够在较短的时间内(几十至数百毫秒)达到较高的测量精度，且对观测站的构型要求较低。然而，单独依赖三站频差定位算法同样面临不可定位区的问题，难以在整个覆盖区域内保证高精度定位。因此，如何综合运用多种观测量，优化定位算法，以实现更广泛、更精确的辐射源定位，成为了当前研究的重点方向之一。
技术实现思路
1、本申请的目的在于，为了克服现有的技术缺陷，提供了一种多站时差和频差融合定位方法、系统、设备及介质，通过结合时差和频差数据，并结合时频差融合定位方程组和全球高程地图信息，实现对目标的高精度三维定位。
2、本申请目的通过下述技术方案来实现：
3、第一方面，本申请提出了一种多站时差和频差融合定位方法，所述方法应用于多站时差频差融合定位模型，所述模型包括多个低轨观测站和地面辐射源，所述方法包括：
4、步骤s1、将低轨观测站在地球表面的投影位置转化为大地坐标系下的三维地理坐标；
5、步骤s2、基于三维地理坐标，将当前辐射源位置分别代入构建的时频差融合定位方程组以及时频差融合定位方程组第k次迭代的雅克比矩阵得到时频差融合定位方程组的残差和处理后的雅克比矩阵；
6、步骤s3、基于当前辐射源位置、时频差融合定位方程组的残差以及处理后的雅克比矩阵计算得到第k+1次迭代后的辐射源位置；
7、步骤s4、基于第k+1次迭代后的辐射源位置的经度和纬度，使用全球高程地图对第k+1次迭代后的辐射源位置的高度进行修正得到地固坐标系中的辐射源位置；
8、步骤s5、将地固坐标系中的辐射源位置替换步骤s2中的当前辐射源位置迭代步骤s2至s4，在最终辐射源位置和前一次的辐射源位置的差值小于预设门限值的情况下，或循环达到预设迭代次数的情况下得到辐射源位置最优估计值。
9、在一种可能的实施方式中，步骤s1的步骤，包括：
10、选取低轨观测站在地球表面的投影位置，基于chan法进行三站时差初始定位得到三站时差定位结果；
11、将三站时差定位结果作为初始位置，将初始位置转化为大地坐标系下的三维地理坐标。
12、在一种可能的实施方式中，步骤s2的步骤，包括：
13、计算低轨观测站的距离差、距离差变化率、时差方程、频差方程；
14、基于距离差、距离差变化率，将椭球体模型地球约束方程与时差方程、频差方程联立构建时频差融合定位方程组；
15、构建代价函数将定位问题转化为求解代价函数最小值问题，在满足最小化问题求解条件时将时频差融合定位方程组在当前辐射源位置进行一阶taylor级数展开得到时频差融合定位方程组的残差；
16、将当前辐射源位置代入时频差融合定位方程组第k次迭代的雅克比矩阵得到处理后的雅克比矩阵。
17、在一种可能的实施方式中，步骤s3的步骤，包括：
18、基于当前辐射源位置、时频差融合定位方程组的残差以及处理后的雅克比矩阵得到基于最小二乘算法的辐射源位置的迭代方程；
19、将当前辐射源位置输入迭代方程得到第k+1次迭代后的辐射源位置。
20、第二方面，本申请提出了一种多站时差和频差融合定位系统，所述系统包括：
21、转化模块，用于将低轨观测站在地球表面的投影位置转化为大地坐标系下的三维地理坐标；
22、生成模块，用于基于三维地理坐标，将当前辐射源位置分别代入构建的时频差融合定位方程组以及时频差融合定位方程组第k次迭代的雅克比矩阵得到时频差融合定位方程组的残差和处理后的雅克比矩阵；
23、计算模块，用于基于当前辐射源位置、时频差融合定位方程组的残差以及处理后的雅克比矩阵计算得到第k+1次迭代后的辐射源位置；
24、修正模块，用于基于第k+1次迭代后的辐射源位置的经度和纬度，使用全球高程地图对第k+1次迭代后的辐射源位置的高度进行修正得到地固坐标系中的辐射源位置；
25、迭代模块，用于将地固坐标系中的辐射源位置替换当前辐射源位置迭代，在最终辐射源位置和前一次的辐射源位置的差值小于预设门限值的情况下，或循环达到预设迭代次数的情况下得到辐射源位置最优估计值。
26、在一种可能的实施方式中，转化模块，用于：
27、选取低轨观测站在地球表面的投影位置，基于chan法进行三站时差初始定位得到三站时差定位结果；
28、将三站时差定位结果作为初始位置，将初始位置转化为大地坐标系下的三维地理坐标。
29、在一种可能的实施方式中，生成模块，用于：
30、计算低轨观测站的距离差、距离差变化率、时差方程、频差方程；
31、基于距离差、距离差变化率，将椭球体模型本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种多站时差和频差融合定位方法，其特征在于，所述方法应用于多站时差频差融合定位模型，所述模型包括多个低轨观测站和地面辐射源，所述方法包括：
2.如权利要求1所述的融合定位方法，其特征在于，步骤S1的步骤，包括：
3.如权利要求1所述的融合定位方法，其特征在于，步骤S2的步骤，包括：
4.如权利要求3所述的融合定位方法，其特征在于，步骤S3的步骤，包括：
5.一种多站时差和频差融合定位系统，其特征在于，所述系统包括：
6.如权利要求5所述的融合定位系统，其特征在于，转化模块，用于：
7.如权利要求5所述的融合定位系统，其特征在于，生成模块，用于：
8.如权利要求7所述的融合定位系统，其特征在于，计算模块，用于：
9.一种计算机设备，其特征在于，所述计算机设备包括处理器和存储器，所述存储器中存储有计算机程序，所述计算机程序由所述处理器加载并执行以实现如权利要求1-4任一项所述的融合定位方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述存储介质中存储有计算机程序，所述计算
...【技术特征摘要】
1.一种多站时差和频差融合定位方法，其特征在于，所述方法应用于多站时差频差融合定位模型，所述模型包括多个低轨观测站和地面辐射源，所述方法包括：
2.如权利要求1所述的融合定位方法，其特征在于，步骤s1的步骤，包括：
3.如权利要求1所述的融合定位方法，其特征在于，步骤s2的步骤，包括：
4.如权利要求3所述的融合定位方法，其特征在于，步骤s3的步骤，包括：
5.一种多站时差和频差融合定位系统，其特征在于，所述系统包括：
6.如权利要求5所述的融合定位系统，其特征在于，转...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈云飞，杨光，熊钍林，周彬，韩学涛，柳毅，朱婷萼，田玉坤，成志强，彭平，王明扬，郭鸿博，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第二十九研究所，
类型：发明
国别省市：
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