基于误差补偿的多辐射源快速定位测速方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于误差补偿的多辐射源快速多辐射源快速定位测速方法和装置，所述方法包括：分别获取若干传感器的三维位置和速度矢量以及若干目标辐射源的三维位置和速度矢量；根据若干传感器的三维位置与速度矢量的测量误差获得测量协方差矩阵；获得传感器与目标辐射源的加噪距离差以及加噪距离速率差；获得噪声协方差矩阵；根据加噪距离差和加噪距离速率差获得误差矢量方程；获取误差矢量方程的加权最小二乘解；根据测量协方差矩阵和噪声协方差矩阵得到加权矩阵；获得每个目标辐射源的真实位置及速度信息。本发明专利技术的方法和装置具有定位精度高，快速实时定位多个辐射源的特点。

【技术实现步骤摘要】
基于误差补偿的多辐射源快速定位测速方法和装置
本专利技术属于雷达信号处理
，特别涉及一种基于误差补偿的多辐射源快速定位测速方法和装置。
技术介绍
由于无源定位技术能够快速对目标进行定位检测与识别跟踪，无源定位技术已广泛应用于我国海、陆、空、电等众多领域。无源定位技术通过利用海陆空中各类装置的接受信号得到一系列测量参数并建立非线性方程组解算目标参数。现阶段常用的测量参数包括到达角度(Angel-Of-Arrival，AOA)，到达时间差(Time-Difference-Of-Arrival，TDOA)，到达频率差(Frequency-Difference-Of-Arrival，FDOA)，到达增益比(Gain-Ratios-Of-Arrival，GROA)等及他们的混合参数。无源定位技术的优点在于不依赖于目标自身发出信号，通过多站协同定位就可以实现对目标位置速度的有效估计，然而在算法发展过程中，传感器运动带来的测量误差使得测量精度大大降低。此外，快速实时定位多个目标辐射源的现实需要也对定位算法的精简度提出了更高的要求。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供了一种基于误差补偿的多辐射源快速定位测速方法和装置。本专利技术要解决的技术问题通过以下技术方案实现：本专利技术的一个方面提供了一种基于误差补偿的多辐射源快速定位测速方法，包括：S1：分别获取若干传感器的三维位置和速度矢量以及若干目标辐射源的三维位置和速度矢量；S2：根据所述若干传感器的三维位置的测量误差和速度矢量的测量误差获得测量协方差矩阵；S3：获得所述若干传感器与目标辐射源的加噪距离差和加噪距离速率差；S4：根据所述加噪距离差中的距离差噪声以及所述加噪距离速率差中的距离速率差噪声，获得噪声协方差矩阵；S5：根据所述加噪距离差和所述加噪距离速率差获得误差矢量方程；S6：获取所述误差矢量方程的加权最小二乘解；S7：根据所述测量协方差矩阵和所述噪声协方差矩阵得到加权矩阵；S8：根据所述加权矩阵和所述加权最小二乘解获得每个目标辐射源的真实位置及速度信息。在本专利技术的一个实施例中，S2包括：S21：获取所述若干传感器的三维位置的测量误差量和速度矢量的测量误差量，并根据三维位置的测量误差量和速度矢量的测量误差量获得传感器误差矢量；S22：对所述传感器误差矢量进行数学期望操作，获得测量协方差矩阵。在本专利技术的一个实施例中，所述S21包括：S211：测量得到传感器三维位置矢量sj和速度矢量其中，为第j个传感器的真实位置，Δsj为第j个传感器的位置测量误差，为第j个传感器的真实速度，为第j个传感器的速度测量误差，j＝1,2,…,N，N为传感器的数量；S212：用矢量形式表示传感器的位置与速度信息:其中，S213：根据传感器的位置测量误差和速度测量误差获得传感器误差矢量：其中，在本专利技术的一个实施例中，所述S3包括：S31：在所述若干传感器中选取一个传感器作为参考传感器，计算参考传感器与目标辐射源的距离，定为参考距离求解所述若干传感器中剩余传感器与目标辐射源的距离相对于所述参考距离的真实距离差值S32：计算参考传感器与目标辐射源的距离速率，定为参考距离速率求解所述若干传感器中剩余传感器与目标辐射源的距离速率相对于参考距离速率的真实距离速率差值S33：获得N个传感器的实际测量的加噪距离差矢量：其中，为真实距离差矢量，Δrt为距离差噪声矢量；S34：获得N个传感器的实际测量的加噪距离速率差矢量：其中，为真实距离速率差矢量，为距离速率差噪声。在本专利技术的一个实施例中，所述S4包括：S41：获取所述距离差噪声Δrt和所述距离速率差噪声S42：根据所述距离差噪声和所述距离速率差噪声获取一个目标辐射源的子噪声向量形式：S43：根据所述子噪声向量形式Δαt得到所述若干目标辐射源的噪声矢量：S44：对所述噪声矢量形式进行期望运算Qα＝E{ΔαΔαΤ}，获取噪声协方差矩阵Qα在本专利技术的一个实施例中，所述S5包括：根据所述加噪距离差和所述加噪距离速率差得到位置内积矩阵Bt：其中，表示为其中i为虚数单位，根据所述加噪距离差和所述加噪距离速率差得到速度内积矩阵其中，根据若干所述位置内积矩阵Bt和所述速度内积矩阵经过特征值分解等数学操作，得到若干子矩阵方程BtA1,t+BtA2,tzt＝0N和其中，且简单表示为对所述位置内积矩阵Bt进行特征值分解以及矩阵乘法，得到：对At进行矩阵分解At＝[A1,t,A2,t]，其中，A1,t表示At的第一列，A2,t表示矩阵At的二至五列，则表达式(a)写为：对速度内积矩阵进行特征值分解以及矩阵乘法，得到：其中，为Pt的伪逆矩阵，且对进行矩阵分解其中，表示的第一列，表示矩阵的二至五列，表达式(c)可以写为：利用加噪的测量值对表达式(b)和(d)进行合并，得到：其中，ON×N表示全为0的n×n的矩阵对K个目标辐射源进行累加H＝diag(H1,H2,…,Hk)，得到误差矢量方程：ε＝h+Hθ0。在本专利技术的一个实施例中，所述S7包括：将误差矢量方程ε表示为传感器误差矢量Δβ和噪声矢量Δα的线性组合ε＝MΔα+NΔβ，其中，M、N为线性参数，用于利用线性扰动理论，去掉二阶及以上的高阶误差项；对所述线性化误差矢量ε进行数学期望操作，得到误差矢量的加权矩阵：W＝E{εεΤ}。在本专利技术的一个实施例中，所述S8包括：结合噪声协方差矩阵Qα及测量协方差矩阵Qβ得到加权矩阵W＝MQαMΤ+NQβNΤ；利用加权最小二乘方法求解误差矢量方程ε＝h-Hθ0，结合所述加权矩阵W得到多目标辐射源的坐标信息θ＝(HWH)-1HWh。本专利技术的另一方面提供了一种基于误差补偿的多辐射源快速定位测速装置，用于执行上述实施例中任一项所述的方法，所述装置包括：信号获取模块，用于分别获取若干传感器的三维位置和速度矢量以及若干目标辐射源的三维位置和速度矢量；测量协方差矩阵获取模块，用于根据所述若干传感器的三维位置与速度矢量的测量误差获得测量协方差矩阵；相关差值获取模块，用于获得传感器与目标辐射源的加噪距离差以及加噪距离速率差；噪声协方差矩阵获取模块，用于利用协方差公式，根据所述加噪距离差中的距离差噪声以及所述加噪距离速率差中的距离速率差噪声，获得噪声协方差矩阵；误差矢量方程获取模块，用于根据所述加噪距离差和所述加噪距离速率差获得误差矢量方程。加权矩阵获取模块，用于根据所述测量协方差矩阵和所述噪声协方差矩阵得到加权矩阵；<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于误差补偿的多辐射源快速定位测速方法，其特征在于，包括：/nS1：分别获取若干传感器的三维位置和速度矢量以及若干目标辐射源的三维位置和速度矢量；/nS2：根据所述若干传感器的三维位置的测量误差和速度矢量的测量误差获得测量协方差矩阵；/nS3：获得所述若干传感器与目标辐射源的加噪距离差和加噪距离速率差；/nS4：根据所述加噪距离差中的距离差噪声以及所述加噪距离速率差中的距离速率差噪声，获得噪声协方差矩阵；/nS5：根据所述加噪距离差和所述加噪距离速率差获得误差矢量方程；/nS6：获取所述误差矢量方程的加权最小二乘解；/nS7：根据所述测量协方差矩阵和所述噪声协方差矩阵得到加权矩阵；/nS8：根据所述加权矩阵和所述加权最小二乘解获得每个目标辐射源的真实位置及速度信息。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于误差补偿的多辐射源快速定位测速方法，其特征在于，包括：
S1：分别获取若干传感器的三维位置和速度矢量以及若干目标辐射源的三维位置和速度矢量；
S2：根据所述若干传感器的三维位置的测量误差和速度矢量的测量误差获得测量协方差矩阵；
S3：获得所述若干传感器与目标辐射源的加噪距离差和加噪距离速率差；
S4：根据所述加噪距离差中的距离差噪声以及所述加噪距离速率差中的距离速率差噪声，获得噪声协方差矩阵；
S5：根据所述加噪距离差和所述加噪距离速率差获得误差矢量方程；
S6：获取所述误差矢量方程的加权最小二乘解；
S7：根据所述测量协方差矩阵和所述噪声协方差矩阵得到加权矩阵；
S8：根据所述加权矩阵和所述加权最小二乘解获得每个目标辐射源的真实位置及速度信息。


2.根据权利要求1所述的基于误差补偿的多辐射源快速定位测速方法，其特征在于，S2包括：
S21：获取所述若干传感器的三维位置的测量误差量和速度矢量的测量误差量，并根据三维位置的测量误差量和速度矢量的测量误差量获得传感器误差矢量；
S22：对所述传感器误差矢量进行数学期望操作，获得测量协方差矩阵。


3.根据权利要求2所述的基于误差补偿的多辐射源快速定位测速方法，其特征在于，所述S21包括：
S211：测量得到传感器三维位置矢量sj和速度矢量






其中，为第j个传感器的真实位置，Δsj为第j个传感器的位置测量误差，为第j个传感器的真实速度，为第j个传感器的速度测量误差，j＝1,2,…,N，N为传感器的数量；
S212：用矢量形式表示传感器的位置与速度信息:



其中，
S213：根据传感器的位置测量误差和速度测量误差获得传感器误差矢量：



其中，


4.根据权利要求1所述的基于误差补偿的多辐射源快速定位测速方法，其特征在于，所述S3包括：
S31：在所述若干传感器中选取一个传感器作为参考传感器，计算参考传感器与目标辐射源的距离，定为参考距离求解所述若干传感器中剩余传感器与目标辐射源的距离相对于所述参考距离的真实距离差值
S32：计算参考传感器与目标辐射源的距离速率，定为参考距离速率求解所述若干传感器中剩余传感器与目标辐射源的距离速率相对于参考距离速率的真实距离速率差值
S33：获得N个传感器的实际测量的加噪距离差矢量：



其中，为真实距离差矢量，Δrt为距离差噪声矢量；
S34：获得N个传感器的实际测量的加噪距离速率差矢量：



其中，为真实距离速率差矢量，为距离速率差噪声。


5.根据权利要求4所述的基于误差补偿的多辐射源快速定位测速方法，其特征在于，所述S4包括：
S41：获取所述距离差噪声Δrt和所述距离速率差噪声






S42：根据所述距离差噪声和所述距离速率差噪声获取一个目标辐射源的子噪声向量形式：



S43：根据所述子噪声向量形式Δαt得到所述若干目标辐射源的噪声矢量：



其中，K表示目标辐射源的数量；
S44：对所述噪声矢量形式进行期望运算Qα＝E{ΔαΔαΤ}，获取噪声协方差矩阵Qα。


6.根据权利要求5所述的基于误差补偿的多辐射源快速...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙光才，冯旭，王裕旗，杨军，邢孟道，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61