專利名稱：基于最大定位似然傳感器配置的目標(biāo)定位方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種適用于傳感器移動(dòng)情況下的目標(biāo)定位方法。
背景技術(shù)：
測(cè)向交叉定位系統(tǒng)具有簡(jiǎn)單、快速、對(duì)同步要求低、探測(cè)距離遠(yuǎn)、受到干擾下仍能正常工作的優(yōu)點(diǎn)，因此具有重要的應(yīng)用價(jià)值。傳感器測(cè)量目標(biāo)角度時(shí)的誤差導(dǎo)致交叉定位系統(tǒng)對(duì)目標(biāo)定位的不準(zhǔn)確，不同位置的傳感器的組合對(duì)目標(biāo)的定位精度有很大的影響。如何快速合理的配置傳感器以獲得最好的定位效果是交叉定位系統(tǒng)定位的第一步。目前測(cè)向交叉定位系統(tǒng)中傳感器的配置方法主要有基于定位模糊區(qū)面積最小的傳感器配置方法和基于圓概率誤差最小的傳感器配置方法兩種。但這兩種配置方法均存在一定的片面性。基于定位模糊區(qū)面積最小的傳感器配置方法只是單純的比較模糊區(qū)面積的大小，沒有將此區(qū)域內(nèi)的概率分布考慮在內(nèi)?；趫A概率誤差最小的傳感器配置方法中應(yīng)用的圓概率誤差雖是基于概率分布得出的結(jié)果，但是它只是體現(xiàn)了概率誤差圓內(nèi)50%觀測(cè)點(diǎn)的絕對(duì)聚散程度，并沒有給出該50%點(diǎn)的分布相對(duì)于整體分布的信息。另外這兩種傳感器配置方法均與基線的長(zhǎng)度或目標(biāo)到基線的距離(通過基線的長(zhǎng)度和傳感器的觀測(cè)角導(dǎo)出)有關(guān)。固定傳感器的基線長(zhǎng)度可以利用GPS和大地標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)點(diǎn)等多種方法得到精確的數(shù)值。而對(duì)機(jī)動(dòng)傳感器而言，為隱蔽，常不采用GPS定位。由于傳感器的機(jī)動(dòng)性，通過大地標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)點(diǎn)的方法獲得基線長(zhǎng)度的精確值也較難保證。由于機(jī)動(dòng)基站交叉定位系統(tǒng)中的基線長(zhǎng)度誤差較大，從而目標(biāo)到基線的垂直距離也存在很大的誤差，這將引起模糊區(qū)面積和圓概率誤差的不準(zhǔn)確，最終導(dǎo)致基于最小模糊區(qū)面積和基于最小圓概率誤差的最優(yōu)觀測(cè)站的選擇出現(xiàn)偏差。從而由以上兩種方法得到的傳感器配置方法不適用于機(jī)動(dòng)傳感器交叉定位系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供不受系統(tǒng)對(duì)基線的長(zhǎng)度或目標(biāo)到基線距離估計(jì)引入誤差影響的基于最大定位似然傳感器配置的目標(biāo)定位方法。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明基于最大定位似然傳感器配置的目標(biāo)定位方法，其特征是(1)所有傳感器對(duì)目標(biāo)進(jìn)行觀測(cè)，得到各自傳感器以水平方向?yàn)榛鶞?zhǔn)線的觀測(cè)角；(2)將步驟(1)得到的觀測(cè)角傳送至測(cè)向交叉定位系統(tǒng)控制站，測(cè)向交叉定位系統(tǒng)控制站結(jié)合各傳感器的相對(duì)位置關(guān)系得到所有傳感器兩兩組合與目標(biāo)形成的三角形定位系統(tǒng)中以傳感器連線為基準(zhǔn)線的觀測(cè)角θ” θ 2和對(duì)應(yīng)的交會(huì)角β，β = θ2 / θι;(3)計(jì)算所有定位三角形的定位似然比M，M ^M1Ism= sm^3I ;
π sin U1 J sin U2(4)選擇步驟( 所有定位似然比中最大的傳感器組合利用三角形交叉定位方法對(duì)目標(biāo)定位。本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)在于從概率角度考查了整個(gè)定位模糊區(qū)的情況，并且與兩傳感器之間基線的長(zhǎng)度和目標(biāo)到基線的距離無(wú)關(guān)，因此適用于傳感器移動(dòng)情況下的測(cè)向交叉定位系統(tǒng)，并且定位更快捷。


圖1為本發(fā)明的流程圖；圖2為本發(fā)明的兩站測(cè)向交叉定位原理圖；圖3為本發(fā)明的測(cè)向交叉定位系統(tǒng)示意圖；圖4為實(shí)施方式1中定位似然比M分布圖；圖5為實(shí)施方式1中定位似然比與觀測(cè)角的關(guān)系圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖舉例對(duì)本發(fā)明做更詳細(xì)地描述實(shí)施方式1:結(jié)合圖1 5，本發(fā)明分為以下步驟(1)所有傳感器對(duì)目標(biāo)進(jìn)行觀測(cè)，得到各自傳感器以水平方向?yàn)榛鶞?zhǔn)線的觀測(cè)角；(2)將步驟(1)得到的觀測(cè)角傳送至測(cè)向交叉定位系統(tǒng)控制站，測(cè)向交叉定位系統(tǒng)控制站結(jié)合各傳感器的相對(duì)位置關(guān)系得到所有傳感器兩兩組合與目標(biāo)形成的三角形定位系統(tǒng)中以傳感器連線為基準(zhǔn)線的觀測(cè)角θ” θ 2和對(duì)應(yīng)的交會(huì)角β，β = θ2 / θι;(3)計(jì)算所有定位三角形的定位似然比M，M ^M1Ism= sm^3I ;
π sin U1 J sin U2(4)選擇步驟( 所有定位似然比中最大的傳感器組合利用三角形交叉定位方法對(duì)目標(biāo)定位。本發(fā)明的合理性概率誤差圓是指含50%觀測(cè)點(diǎn)的圓。兩傳感器測(cè)角均值左右4 ο測(cè)向線的交叉區(qū)域包含99. 99%觀測(cè)點(diǎn)，該區(qū)域即為本發(fā)明中采用的定位模糊區(qū)。根據(jù)概率論的原理，大部分位置對(duì)應(yīng)的概率誤差圓完全位于定位模糊區(qū)內(nèi)。如果把定位模糊區(qū)域形象的比喻為一個(gè)按釘?shù)尼斆?，顯然概率誤差圓即按釘?shù)捻斸樤郊怃J，則定位越準(zhǔn)確。為此，定義定位似然比 M=模糊區(qū)面積S/概率誤差圓面積P。定位似然比M越大，表示定位精度越高。經(jīng)過理論
推導(dǎo)可以得出定位似然比的表達(dá)式是M —llSm0'S1I!^Sm/l, θ17 θ 2是兩觀測(cè)站以它
π sin O1 J sin θ2
們確定的直線為基準(zhǔn)線的觀測(cè)角，β = θ2 f Q1表示交會(huì)角。通過該表達(dá)式可以看出，定位似然比M僅與θ” θ 2有關(guān)，與基線長(zhǎng)度或是目標(biāo)到基線的距離無(wú)關(guān)，因此可以實(shí)現(xiàn)快速合理的配置傳感器。圖1為本發(fā)明的流程圖，圖2為本發(fā)明的兩站測(cè)向交叉定位原理圖，圖3為本發(fā)明的測(cè)向交叉定位系統(tǒng)示意圖。測(cè)向定位的關(guān)鍵是如何合理的選擇傳感器以獲得高的定位精度。測(cè)向定位系統(tǒng)控制站已知各觀測(cè)站的位置信息，然后根據(jù)各傳感器所測(cè)得角度和定位精度的評(píng)價(jià)準(zhǔn)則選擇配置傳感器。選用兩站測(cè)向交叉定位模型，即在眾多備選傳感器中選擇兩個(gè)傳感器的測(cè)角數(shù)據(jù)進(jìn)行定位，下面舉例對(duì)本發(fā)明的流程進(jìn)行說明1.各備選傳感器對(duì)目標(biāo)進(jìn)行觀測(cè)，得到各自以水平方向?yàn)榛鶞?zhǔn)線的觀測(cè)角。假設(shè)傳感器OnOyO3測(cè)得的角度分別為α 50‘，φ U0-, y 80‘。傳感器將各自的觀測(cè)值傳送給測(cè)向交叉定位系統(tǒng)的控制站。2.控制站接收到傳感器的觀測(cè)角α，Φ，Y，結(jié)合已知的各傳感器的相對(duì)位置關(guān)系(假設(shè)τ 30·, 5 30·)，計(jì)算傳感器兩兩組合與目標(biāo)形成的三角形定位系統(tǒng)中以傳感器
連線為基準(zhǔn)線的觀測(cè)角和對(duì)應(yīng)的交會(huì)角，即
權(quán)利要求
1.基于最大定位似然傳感器配置的目標(biāo)定位方法，其特征是(1)所有傳感器對(duì)目標(biāo)進(jìn)行觀測(cè)，得到各自傳感器以水平方向?yàn)榛鶞?zhǔn)線的觀測(cè)角；(2)將步驟(1)得到的觀測(cè)角傳送至測(cè)向交叉定位系統(tǒng)控制站，測(cè)向交叉定位系統(tǒng)控制站結(jié)合各傳感器的相對(duì)位置關(guān)系得到所有傳感器兩兩組合與目標(biāo)形成的三角形定位系統(tǒng)中以傳感器連線為基準(zhǔn)線的觀測(cè)角θ” θ 2和對(duì)應(yīng)的交會(huì)角β，β = θ 2- θ ；⑶計(jì)算所有定位三角形的定位健比M，M = M·=I ；π sin U1 + sin U2(4)選擇步驟C3)所有定位似然比中最大的傳感器組合利用三角形交叉定位方法對(duì)目標(biāo)定位。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于提供基于最大定位似然傳感器配置的目標(biāo)定位方法，分為以下步驟所有傳感器對(duì)目標(biāo)進(jìn)行觀測(cè)，得到各自傳感器以水平方向?yàn)榛鶞?zhǔn)線的觀測(cè)角；測(cè)向交叉定位系統(tǒng)控制站結(jié)合各傳感器的相對(duì)位置關(guān)系得到所有傳感器兩兩組合與目標(biāo)形成的三角形定位系統(tǒng)中以傳感器連線為基準(zhǔn)線的觀測(cè)角θ1、θ2和對(duì)應(yīng)的交會(huì)角β；計(jì)算所有定位三角形的定位似然比M；選擇所有定位似然比中最大的傳感器組合利用三角形交叉定位方法對(duì)目標(biāo)定位。本發(fā)明從概率角度考查了整個(gè)定位模糊區(qū)的情況，并且與兩傳感器之間基線的長(zhǎng)度和目標(biāo)到基線的距離無(wú)關(guān)，因此適用于傳感器移動(dòng)情況下的測(cè)向交叉定位系統(tǒng)，并且定位更快捷。
文檔編號(hào)G01S5/00GK102175991SQ20111000816
公開日2011年9月7日 申請(qǐng)日期2011年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月16日
發(fā)明者張曙, 李瑩 申請(qǐng)人:哈爾濱工程大學(xué)