本發(fā)明涉及目標(biāo)定位跟蹤領(lǐng)域，具體地，涉及一種基于模擬高度的無源單站目標(biāo)跟蹤定位方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、受自然環(huán)境或者其他設(shè)備的干擾，雷達(dá)在探測過程中，會(huì)出現(xiàn)無法測量距離的信息，系統(tǒng)在沒有三維定位信息條件下無法開展射擊參數(shù)解算。

2、在公開號(hào)為cn106355602b的中國專利文獻(xiàn)中，公開了一種多目標(biāo)定位跟蹤視頻監(jiān)控方法，在系統(tǒng)工作前首先通過高斯混合模型訓(xùn)練背景，然后在視頻下一幀中運(yùn)用背景減除法得到前景圖像，再根據(jù)膨脹運(yùn)算與中值濾波得到準(zhǔn)確的前景物體區(qū)域即運(yùn)動(dòng)目標(biāo)位置；檢測運(yùn)動(dòng)目標(biāo)是否存在，如果運(yùn)動(dòng)目標(biāo)存在則根據(jù)連通域查找確定目標(biāo)位置，如果沒有運(yùn)動(dòng)目標(biāo)則轉(zhuǎn)到到視頻下一幀；對(duì)目標(biāo)位置區(qū)域圖像進(jìn)行色調(diào)空間轉(zhuǎn)換并將ntsc空間色調(diào)圖i與hsv空間色調(diào)圖h加權(quán)得到色調(diào)直方圖，進(jìn)一步得到圖像的反向投影，然后運(yùn)用meanshift算法精確定位目標(biāo)位置。進(jìn)入視頻的下一幀重復(fù)以上計(jì)算。該專利文獻(xiàn)主要是進(jìn)行運(yùn)動(dòng)目標(biāo)軌跡分析，用于車輛超速和違規(guī)檢測以及人流量檢測，與本發(fā)明采用的方法和解決的技術(shù)問題具有本質(zhì)性不同。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種基于模擬高度的無源單站目標(biāo)跟蹤定位方法及系統(tǒng)。

2、根據(jù)本發(fā)明提供的一種基于模擬高度的無源單站目標(biāo)跟蹤定位方法，包括：

3、步驟s1：從采集的測量站的位置信息和目標(biāo)的觀測信息中獲取模擬高度信息；

4、步驟s2：構(gòu)建測量直角坐標(biāo)系，基于模擬高度信息在所述測量直角坐標(biāo)系中構(gòu)建目標(biāo)定位平面三角形，對(duì)目標(biāo)位置進(jìn)行三角解算；

5、步驟s3：根據(jù)解算結(jié)果完成對(duì)目標(biāo)的追蹤定位。

6、優(yōu)選的，所述觀測站在k時(shí)刻的無源測量信息為：

7、qk＝[αk、βk、γk]t；

8、其中，αk、βk為觀測站對(duì)目標(biāo)測量的俯仰角和方位角，γk表示輻射特征值；在所述測量直角坐標(biāo)系中構(gòu)建目標(biāo)定位平面三角形的第一條邊為觀測站與目標(biāo)之間的連線l1，第二條邊為目標(biāo)與地心之間的連線l2，第三條邊為觀測站與地心之間的連線l3；其中l(wèi)1和l3之間的夾角為θ。

9、優(yōu)選的，所述測量直角坐標(biāo)系的構(gòu)建包括在測量站水平面內(nèi)，x軸指向北，y軸垂直測量站向上，z軸與x、y軸滿足右手螺旋規(guī)則；l3的大小為d3，且

10、

11、其中，(xs，ys，zs)為地心地固坐標(biāo)系下觀測站的位置信息；l1和l3之間的夾角為

12、θk＝90+αk；

13、其中，αk為觀測站對(duì)目標(biāo)測量的俯仰角；

14、水平面目標(biāo)與地心之間連線l2初值d2為r+h；其中r為地球的長半軸，h為模擬的目標(biāo)高度信息。

15、優(yōu)選的，所述觀測站與目標(biāo)之間的連線l1按照下式進(jìn)行計(jì)算：

16、

17、在測量直角坐標(biāo)系中，目標(biāo)的初始位置信息為：

18、xk＝d1cos(αk)sin(βk)；

19、yk＝d1sin(αk)；

20、zk＝d1cos(αk)cos(βk)。

21、優(yōu)選的，所述目標(biāo)的觀測信息包括目標(biāo)角度和輻射特征；量測信息i與當(dāng)前目標(biāo)關(guān)聯(lián)度的計(jì)算方式如下：

22、pi＝m×g(δα)+n×g(δβ)+o×g(δγ)δα≤δa，δβ≤δb；

23、pi＝0其他；

24、其中，函數(shù)g(x)的數(shù)學(xué)表達(dá)式為

25、

26、其他參數(shù)的計(jì)算方式為：

27、

28、δγ＝γk+1-γk；

29、

30、xk+1＝xk+vxk+1×δt；

31、yk+1＝y(tǒng)k+vyk+1×δt；

32、zk+1＝zk+vzk+1×δt；

33、為k+1時(shí)刻預(yù)估觀測信息，vxk，vyk，vzk為目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)速度，初值為零；αb,βb表示傳感器的標(biāo)稱精度信息；δt表示前后兩拍傳感器量測數(shù)據(jù)時(shí)間差；m、n、o、w、u為權(quán)值系數(shù)；計(jì)算所有量測信息的pi，選取最大pi對(duì)應(yīng)的量測信息作為k+1時(shí)刻目標(biāo)的量測數(shù)據(jù)。

34、優(yōu)選的，所述步驟s3包括以下子步驟：

35、步驟s3.1：基于三角關(guān)系完成目標(biāo)的初始定位；

36、步驟s3.2：基于模擬高度信息完成觀測點(diǎn)跡信息關(guān)聯(lián)，使用ekf濾波算法和點(diǎn)跡信息關(guān)聯(lián)的方法完成對(duì)目標(biāo)的進(jìn)一步跟蹤定位。

37、根據(jù)本發(fā)明提供的一種基于模擬高度的無源單站目標(biāo)跟蹤定位系統(tǒng)，包括：

38、模塊m1：從采集的測量站的位置信息和目標(biāo)的觀測信息中獲取模擬高度信息；

39、模塊m2：構(gòu)建測量直角坐標(biāo)系，基于模擬高度信息在所述測量直角坐標(biāo)系中構(gòu)建目標(biāo)定位平面三角形，對(duì)目標(biāo)位置進(jìn)行三角解算；

40、模塊m3：根據(jù)解算結(jié)果完成對(duì)目標(biāo)的追蹤定位。

41、優(yōu)選的，所述觀測站在k時(shí)刻的無源測量信息為：

42、qk＝[αk、βk、γk]t；

43、其中，αk、βk為觀測站對(duì)目標(biāo)測量的俯仰角和方位角，γk表示輻射特征值；在所述測量直角坐標(biāo)系中構(gòu)建目標(biāo)定位平面三角形的第一條邊為觀測站與目標(biāo)之間的連線l1，第二條邊為目標(biāo)與地心之間的連線l2，第三條邊為觀測站與地心之間的連線l3；其中l(wèi)1和l3之間的夾角為θ。

44、優(yōu)選的，所述測量直角坐標(biāo)系的構(gòu)建包括在測量站水平面內(nèi)，x軸指向北，y軸垂直測量站向上，z軸與x、y軸滿足右手螺旋規(guī)則；l3的大小為d3，且

45、

46、其中，(xs，ys，zs)為地心地固坐標(biāo)系下觀測站的位置信息；l1和l3之間的夾角為

47、θk＝90+αk；

48、其中，αk為觀測站對(duì)目標(biāo)測量的俯仰角；

49、水平面目標(biāo)與地心之間連線l2初值d2為r+h；其中r為地球的長半軸，h為模擬的目標(biāo)高度信息。

50、優(yōu)選的，所述觀測站與目標(biāo)之間的連線l1按照下式進(jìn)行計(jì)算：

51、

52、在測量直角坐標(biāo)系中，目標(biāo)的初始位置信息為：

53、xk＝d1cos(αk)sin(βk)；

54、yk＝d1sin(αk)；

55、zk＝d1cos(αk)cos(βk)。

56、優(yōu)選的，所述目標(biāo)的觀測信息包括目標(biāo)角度和輻射特征；量測信息i與當(dāng)前目標(biāo)關(guān)聯(lián)度的計(jì)算方式如下：

57、pi＝m×g(δα)+n×g(δβ)+o×g(δγ)δα≤δa，δβ≤δb；

58、pi＝0其他；

59、其中，函數(shù)g(x)的數(shù)學(xué)表達(dá)式為

60、

61、其他參數(shù)的計(jì)算方式為：

62、

63、δγ＝γk+1-γk；

64、

65、xk+1＝xk+vxk+1×δt；

66、yk+1＝y(tǒng)k+vyk+1×δt；

67、zk+1＝zk+vzk+1×δt；

68、為k+1時(shí)刻預(yù)估觀測信息，vxk，vyk，vzk為目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)速度，初值為零；αb,βb表示傳感器的標(biāo)稱精度信息；δt表示前后兩拍傳感器量測數(shù)據(jù)時(shí)間差；m、n、o、w、u為權(quán)值系數(shù)；計(jì)算所有量測信息的pi，選取最大pi對(duì)應(yīng)的量測信息作為k+1時(shí)刻目標(biāo)的量測數(shù)據(jù)。

69、優(yōu)選的，所述模塊m3包括以下子模塊：

70、模塊m3.1：基于三角關(guān)系完成目標(biāo)的初始定位；

71、模塊m3.2：基于模擬高度信息完成觀測點(diǎn)跡信息關(guān)聯(lián)，使用ekf濾波算法和點(diǎn)跡信息關(guān)聯(lián)的方法完成對(duì)目標(biāo)的進(jìn)一步跟蹤定位。

72、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：

73、1、本發(fā)明利用模擬高度構(gòu)建地心、觀測站以及目標(biāo)之間的三角關(guān)系，依據(jù)目標(biāo)特性和經(jīng)驗(yàn)信息，降低了對(duì)觀測信息累計(jì)依賴，快速完成基于模擬高度的觀測點(diǎn)跡信息的目標(biāo)定位，同時(shí)通過ekf濾波算法和點(diǎn)跡信息關(guān)聯(lián)的方法對(duì)連續(xù)觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行建航處理，實(shí)現(xiàn)了基于單個(gè)觀測站測角信息的目標(biāo)跟蹤定位。

74、2、本發(fā)明能夠結(jié)合目標(biāo)類型信息和專家經(jīng)驗(yàn)信息構(gòu)建目標(biāo)特征庫，設(shè)定目標(biāo)的初始飛行高度，使系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的定位解算，提高了整個(gè)防御系統(tǒng)的抗干擾能力。

75、本發(fā)明的其他有益效果，將在具體實(shí)施方式中通過具體技術(shù)特征和技術(shù)方案的介紹來闡述，本領(lǐng)域技術(shù)人員通過這些技術(shù)特征和技術(shù)方案的介紹，應(yīng)能理解所述技術(shù)特征和技術(shù)方案帶來的有益技術(shù)效果。