一種偏心式星形布站體制的多點(diǎn)定位方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于估計(jì)場(chǎng)面、低空移動(dòng)目標(biāo)位置的多點(diǎn)定位技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種 偏心式星形布站體制的多點(diǎn)定位方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 多點(diǎn)定位系統(tǒng)（MLAT)由若干個(gè)安裝在監(jiān)視區(qū)域內(nèi)的地面接收基站（分為主站與 基站）與數(shù)據(jù)處理中心等組成，是基于合作信號(hào)的多點(diǎn)監(jiān)視系統(tǒng)，其通過(guò)地面接收基站應(yīng) 答信號(hào)，數(shù)據(jù)處理中心利用移動(dòng)目標(biāo)發(fā)射信號(hào)到達(dá)主站和各副站間的到達(dá)時(shí)間差（TDOA) 來(lái)估算目標(biāo)空間位置，實(shí)現(xiàn)機(jī)場(chǎng)場(chǎng)面區(qū)域、低空區(qū)域內(nèi)移動(dòng)和靜止的航空器及地面移動(dòng)車(chē) 輛等裝置的精確監(jiān)視。但由于機(jī)場(chǎng)陸側(cè)及空側(cè)內(nèi)航站樓、廊橋等各類(lèi)建筑物存在遮擋現(xiàn)象， 從而使傳統(tǒng)場(chǎng)面監(jiān)視系統(tǒng)在某些區(qū)域存在盲區(qū)，MLAT接收基站具有布置靈活、成本低，補(bǔ)盲 效率高等優(yōu)點(diǎn)。
[0003] 目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)基于到達(dá)時(shí)間差的多點(diǎn)定位系統(tǒng)定位原理與方法的研宄眾多，有 關(guān)提高定位精確度、增加定位區(qū)域覆蓋率的方法歸結(jié)起來(lái)大致有五種：方法一是通過(guò)增加 接收基站的數(shù)量場(chǎng)面及低空區(qū)域的定位精確度。方法二則通過(guò)選擇不同的定位基站布站方 式提高定位覆蓋率與定位精確度。方法三是通過(guò)增加基線長(zhǎng)度提高定位精確度與覆蓋率。 方法四是通過(guò)優(yōu)化到達(dá)時(shí)間差的定位算法提高定位精確度。方法五是通過(guò)優(yōu)化合作信號(hào)傳 輸信道模型提高定位精確度。這些方法的共同特點(diǎn)是均認(rèn)為多點(diǎn)定位系統(tǒng)的定位基站分布 方式已經(jīng)最優(yōu)。從目前已知的多點(diǎn)定位系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀分析發(fā)現(xiàn)，如何在定位基站數(shù)量最少 的情況下使定位基站分布方式達(dá)到最優(yōu)還需要更進(jìn)一步的研宄。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種偏心式星形布站體制的多點(diǎn)定位 方法。
[0005] 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的偏心式星形布站體制的多點(diǎn)定位方法包括按順 序進(jìn)行的下列步驟：
[0006] 步驟一：根據(jù)多點(diǎn)定位系統(tǒng)所在定位區(qū)域內(nèi)多個(gè)副站位置坐標(biāo)確定其空間分布平 面幾何圖形；
[0007] 步驟二：求取由多個(gè)副站構(gòu)成的平面幾何圖形的中心或重心坐標(biāo)，并將中心或重 心與各個(gè)副站進(jìn)行連線；
[0008] 步驟三：計(jì)算將多點(diǎn)定位系統(tǒng)中主站放置在副站與中心或重心連線上時(shí)目標(biāo)定位 的GDOP值；
[0009] 步驟四：調(diào)整主站在副站與中心或重心連線上的位置，重復(fù)計(jì)算多點(diǎn)定位系統(tǒng)的 目標(biāo)定位的GDOP值，由此得到對(duì)應(yīng)位置主站的GDOP值；
[0010] 步驟五：將步驟四中所求得的隨主站偏離中心或重心位置時(shí)GDOPi各值連接成 線，獲得主站偏置變化時(shí)的GDOP變化趨勢(shì)，為搜索主站偏置時(shí)GDOPi最大值提供依據(jù)；
[0011] 步驟六：根據(jù)主站偏置變化時(shí)的GDOP變化趨勢(shì)找到GDOP最大值，依此確定最大 ⑶OPm值時(shí)的主站位置坐標(biāo)：依次比較上述目標(biāo)定位的⑶0P值直到找到最大⑶OPm值，則 此GDOPm值對(duì)應(yīng)的點(diǎn)位置即是該多個(gè)副站構(gòu)成的平面幾何圖形中主站的最佳位置。
[0012] 在步驟一中，所核爆的平面幾何圖形為正多邊形或非正多邊形。
[0013] 在步驟三中，所述的計(jì)算將多點(diǎn)定位系統(tǒng)中主站放置在副站與中心或重心連線上 時(shí)目標(biāo)定位的GDOP值的方法是：
[0014] 計(jì)算公式：
[0015]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種偏心式星形布站體制的多點(diǎn)定位方法，其特征在于：所述的偏心式星形布站體 制的多點(diǎn)定位方法包括按順序進(jìn)行的下列步驟： 步驟一：根據(jù)多點(diǎn)定位系統(tǒng)所在定位區(qū)域內(nèi)多個(gè)副站位置坐標(biāo)確定其空間分布平面幾 何圖形； 步驟二：求取由多個(gè)副站構(gòu)成的平面幾何圖形的中心或重心坐標(biāo)，并將中心或重心與 各個(gè)副站進(jìn)行連線； 步驟三：計(jì)算將多點(diǎn)定位系統(tǒng)中主站放置在副站與中心或重心連線上時(shí)目標(biāo)定位的 ⑶OP值； 步驟四：調(diào)整主站在副站與中心或重心連線上的位置，重復(fù)計(jì)算多點(diǎn)定位系統(tǒng)的目標(biāo) 定位的GDOP值，由此得到對(duì)應(yīng)位置主站的GDOP值； 步驟五：將步驟四中所求得的隨主站偏離中心或重心位置時(shí)GDOPi各值連接成線，獲 得主站偏置變化時(shí)的GDOP變化趨勢(shì)，為搜索主站偏置時(shí)GDOPi最大值提供依據(jù)； 步驟六：根據(jù)主站偏置變化時(shí)的GDOP變化趨勢(shì)找到GDOP最大值，依此確定最大GDOPm 值時(shí)的主站位置坐標(biāo)：依次比較上述目標(biāo)定位的GDOP值直到找到最大GDOPm值，則此 GDOPm值對(duì)應(yīng)的點(diǎn)位置即是該多個(gè)副站構(gòu)成的平面幾何圖形中主站的最佳位置。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的偏心式星形布站體制的多點(diǎn)定位方法，其特征在于：在步驟 一中，所核爆的平面幾何圖形為正多邊形或非正多邊形。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的偏心式星形布站體制的多點(diǎn)定位方法，其特征在于：在步驟 三中，所述的計(jì)算將多點(diǎn)定位系統(tǒng)中主站放置在副站與中心或重心連線上時(shí)目標(biāo)定位的 ⑶OP值的方法是： 計(jì)算公式：
.其中，〇x，〇y，％分別表示移動(dòng)目標(biāo)到第i站的距離在 X，y，z方向上的定位誤差； 具體的，假設(shè)主站高度與中心或重心在一個(gè)平面時(shí)根據(jù)上述GDOP計(jì)算公式計(jì)算目標(biāo) 定位的GDOP值；再計(jì)算主站高度高于和低于中心或重心所在平面時(shí)的目標(biāo)定位的GDOP 值； 具體方法：測(cè)量目標(biāo)回波信號(hào)到達(dá)各副站的時(shí)間TOAi，其中i = 1，2......n，n為副站的 數(shù)量，以及到達(dá)主站的時(shí)間TOAO ; 計(jì)算主站與各副站之間的到達(dá)時(shí)間差TDOAi，其中i = 1,2......n，即TDOAi = TOAi-TOAj ;，其中i乒j，j = 1，2……n，建立定位方程組； 利用包括CHAN算法在內(nèi)的成熟定位算法求解定位方程組，估算目標(biāo)位置，同時(shí)計(jì)算目 標(biāo)定位的⑶OP值。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的偏心式星形布站體制的多點(diǎn)定位方法，其特征在于：在步驟 四中，所述的調(diào)整主站在副站與中心或重心連線上的位置，重復(fù)計(jì)算多點(diǎn)定位系統(tǒng)的目標(biāo) 定位的GDOP值，由此得到對(duì)應(yīng)位置主站的GDOP值的方法是： 移動(dòng)主站位置至Pi點(diǎn)，i = 1……N，N為正整數(shù)，即使主站逐步遠(yuǎn)離平面幾何圖形的中 心或重心位置，計(jì)算此時(shí)目標(biāo)定位的⑶OPi值；再去i+Ι，繼續(xù)計(jì)算目標(biāo)定位的⑶OPi+Ι值， 直至Pi點(diǎn)的位置移出由多個(gè)副站構(gòu)成的平面幾何圖形。
【專(zhuān)利摘要】一種偏心式星形布站體制的多點(diǎn)定位方法。其包括根據(jù)多點(diǎn)定位系統(tǒng)所在定位區(qū)域內(nèi)多個(gè)副站位置坐標(biāo)確定其空間分布平面幾何圖形；求取平面幾何圖形中心坐標(biāo)，將中心與各個(gè)副站連線；計(jì)算將主站放在副站與中心連線上時(shí)目標(biāo)定位的GDOP值；調(diào)整主站在副站與中心或重心連線上的位置，重復(fù)計(jì)算多點(diǎn)定位系統(tǒng)的目標(biāo)定位的GDOP值；將隨主站偏離中心位置時(shí)GDOPi各值連線，獲得主站偏置變化時(shí)的GDOP變化趨勢(shì)；根據(jù)主站偏置變化時(shí)的GDOP變化趨勢(shì)找到GDOP最大值，依此確定最大GDOPm值時(shí)的主站位置坐標(biāo)。本發(fā)明能減少多點(diǎn)定位系統(tǒng)接收基站數(shù)量、定位計(jì)算量及信息冗余度，顯著降低多點(diǎn)定位系統(tǒng)運(yùn)行成本。
【IPC分類(lèi)】H04W64-00
【公開(kāi)號(hào)】CN104640206
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510081182
【發(fā)明人】宮峰勛, 馬艷秋
【申請(qǐng)人】中國(guó)民航大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年5月20日
【申請(qǐng)日】2015年2月15日