双站式光电多目标高程匹配定位方法技术

本发明专利技术公开了一种双站式光电多目标高程匹配定位方法。该方法首先确定双基站间相对方位、高度，并接收各基站的光电设备获取的所有目标观测信息，放入各自的目标缓冲区；然后，对两基站形成的目标航迹进行两两交叉，获取所有可能的交叉目标航迹，根据方位角信息，计算目标水平距离；进而，建立地球坐标系，利用各站观测俯仰角计算目标高程；利用高程结果进行目标真伪甄别，实时给出交叉目标可信度；利用辅助信息，上报最佳交叉目标航迹，保留疑似交叉航迹与对应航迹号。本发明专利技术采用的基于高程匹配的目标交叉定位方法，能够有效解决多目标交叉过程中出现的虚假交叉问题，快速有效的计算出目标真伪度，从而解决被动式探测过程中的目标定位难题。位难题。位难题。

【技术实现步骤摘要】
双站式光电多目标高程匹配定位方法


[0001]本专利技术属于光电被动探测定位
，特别涉及一种双站式光电多目标高程匹配定位方法。

技术介绍

[0002]近年来，光电探测技术取得了很大进步，在国防建设和国民经济领域得到广泛应用，特别是已成为军事侦察与预警中的核心技术和重要手段。作为被动式探测手段，精确定位是光电探测领域的一大难题。
[0003]被动式光电探测技术中，常采用双点布站，利用观测目标的角度差进行目标定位。通常布站基线越长定位精度越高。但受到布站条件和通信距离的限制，实际使用过程中双站距离往往小于300米。由于光电被动观测目标过程中只能够获取目标的角度信息，无距离信息，利用测角信息进行交叉时会出现虚假交叉目标，如图2所示。克服虚假目标的方法可以有目标特征匹配等手段，但在预警探测领域，目标距离越远，可用的目标特征信息越少，特征匹配的难度越大。当图像特征在目标匹配过程中失效时，如何利用仅有的方位角、俯仰角信息实现目标准确匹配，是当前被动探测领域中亟待解决的难题。
[0004]光电系统多目标交叉定位需要解决的关键问题有：
[0005]一、剔除双站观测目标交叉过程中的虚假点；
[0006]二、提升短基线交叉定位精度。

技术实现思路

[0007]专利技术目的：本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种双站式光电多目标高程匹配定位方法。
[0008]为了解决上述技术问题，本专利技术公开了一种双站式光电多目标高程匹配定位方法，从而实现双站观测系统的目标定位的能力，包括以下步骤：
[0009]步骤1、选取双站光电观测设备中的其中一站为主站，另一站则为辅站；确定系统精度δ、辅站到主站距离D0、辅站相对主站的角度σ0和辅站相对主站高度h；
[0010]步骤2、主站和辅站进行目标观测，接收并记录主站和辅站光电设备获取的所有目标观测信息；所述观测信息包括目标方位观测角度和目标俯仰观测角度，所述辅站观测到的目标观测信息经过主辅站目标时空对准；
[0011]步骤3、以主站为中心，建立站心大地平面坐标系，分别将主站观测目标与所有辅站观测目标根据方位观测角度进行交叉，计算交叉目标相对主站的距离和方位观测角度，计算所有交叉目标相对辅站的距离和方位观测角度，统计交叉成功的目标数目。
[0012]步骤4、以主站为中心建立地心坐标系，根据交叉成功的目标到主站的距离、目标俯仰观测角度、站点高程信息，计算交叉目标相对主站的高程；以辅站为中心建立地心坐标系，根据交叉成功的目标到辅站的距离、目标观俯仰观测角度、站点高程信息，计算交叉目标相对辅站的高程；
[0013]步骤5、计算各交叉成功的目标高程误差比，根据误差比进行排序，选取高程误差比最小的交叉结果为δ
min
，当高程误差δ
min
小于系统误差δ时，则目标定位成功，保留该定位成功的目标，该交叉目标即为主站和辅站观测到的同一个目标。
[0014]步骤6、遍历主站所有观测目标，重复步骤3～5。
[0015]在一种实现方式中，步骤2中目标观测步骤如下：
[0016]主站和辅站进行目标观测，其中目标方位角以正北方向为0
°
，顺时针方向角度旋转角度增大，取值区间为[0
°
,360
°
)；俯仰角以水平方向为0
°
，向上为正，向下为负，取值区间为[
‑
90
°
,90
°
]；主站观测的目标信息记为(α
j
,θ
j
)，j表示主站观测目标序号，1≤j≤n，n表示主站观测目标总数，其中α
j
为主站观测第j个目标的方位观测角度，θ
j
为主站观测第j个目标的俯仰观测角度；辅站观测到的目标信息记为(β
i
,θ
i
')，i表示辅站观测目标序号，1≤i≤m，m表示辅站观测目标总数，其中β
i
为辅站观测第i个目标的方位观测角度，θ
i
'为辅站观测第i个目标的俯仰观测角度。
[0017]在一种实现方式中，步骤3包括：
[0018]步骤3
‑
1、以主站为站心，建立大地平面极坐标系，正北方向为0
°
；选取第j个主站观测目标，方位观测角度为α
j
，俯仰观测角度为θ
j
，已知辅站坐标为(D0,σ0)，将所有辅站观测目标角度β1,...,β
m
带入主站站心大地平面极坐标系，计算交叉目标到主站距离r
i
和交叉目标到辅站距离r
i
'，其中，0≤i≤m，具体如公式(1)和公式(2)所示：
[0019][0020][0021]其中，
[0022][0023]步骤3
‑
2、r
i
、r
i
'存在的条件下目标交叉成功，否则交叉失败；记交叉成功的目标序号为k，交叉成功的目标相对主站的距离记为r
k
；交叉成功的目标相对辅站的距离记为r
k
'，方位观测角度为β
k
，俯仰观测角度为θ
k
'；统计交叉成功的目标数目记为c，1≤c≤m，1≤k≤c；记录各交叉目标分别在主站站心大地平面坐标系坐标(r
k
，α
j
)和辅站站心大地平面坐标系的坐标(r
k
',β
k
)。
[0024]步骤3采用平面交叉方法，遍历所有交叉可能，保证真实目标不会遗漏。
[0025]在一种实现方式中，步骤4包括：
[0026]步骤4
‑
1、以主站为中心，建立地心坐标系，根据第k个交叉成功的目标的距离r
k
，主站俯仰观测角度θ
j
，计算目标斜距
[0027]步骤4
‑
2、记主站海拔高度为h0，地球半径为R，利用三角形余弦公式计算目标高度h
i
，公式如下：
[0028][0029]步骤4
‑
3、以辅站为中心，重复步骤4
‑
1、4
‑
2，计算第k个交叉目标的高度h
k
'，公式如下：
[0030][0031]其中
[0032]在一种实现方式中，步骤5包括：
[0033]步骤5
‑
1、遍历步骤3中获取的所有交叉成功的目标，计算各交叉成功的目标的目标高程误差比δ
k
＝(h
k
‑
h
k
')/h
k
，1≤k≤c；
[0034]步骤5
‑
2、计算所有交叉成功的目标的最小高程误差比，δ
min
＝min(δ1,...,δ...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双站式光电多目标高程匹配定位方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、选取双站光电观测设备中的其中一站为主站，另一站则为辅站；确定系统精度δ、辅站到主站距离D0、辅站相对主站的角度σ0和辅站相对主站高度h；步骤2、主站和辅站进行目标观测，接收并记录主站和辅站光电设备获取的所有目标观测信息；所述观测信息包括目标方位观测角度和目标俯仰观测角度，所述辅站观测到的目标观测信息经过主辅站目标时空对准；步骤3、以主站为中心，建立站心大地平面坐标系，分别将主站观测目标与所有辅站观测目标根据方位观测角度进行交叉，计算交叉目标相对主站的距离和方位观测角度，计算所有交叉目标相对辅站的距离和方位观测角度，统计交叉成功的目标数目；步骤4、以主站为中心建立地心坐标系，根据交叉成功的目标到主站的距离、目标俯仰观测角度、站点高程信息，计算交叉目标相对主站的高程；以辅站为中心建立地心坐标系，根据交叉成功的目标到辅站的距离、目标观俯仰观测角度、站点高程信息，计算交叉目标相对辅站的高程；步骤5、计算各交叉成功的目标高程误差比，根据误差比进行排序，选取高程误差比最小的交叉结果为δ
min
，当高程误差δ
min
小于系统误差δ时，则目标定位成功，保留该定位成功的目标，该交叉目标即为主站和辅站观测到的同一个目标；步骤6、遍历主站所有观测目标，重复步骤3～5。2.根据权利要求1所述的双站式光电多目标高程匹配定位方法，其特征在于，步骤2中目标观测步骤如下：主站和辅站进行目标观测，其中目标方位角以正北方向为0
°
，顺时针方向角度旋转角度增大，取值区间为[0
°
，360
°
)；俯仰角以水平方向为0
°
，向上为正，向下为负，取值区间为[
‑
90
°
，90
°
]；主站观测的目标信息记为(α
j
，θ
j
)，j表示主站观测目标序号，1≤j≤n，n表示主站观测目标总数，其中α
j
为主站观测第j个目标的方位观测角度，θ
j
为主站观测第j个目标的俯仰观测角度；辅站观测到的目标信息记为(β
i
，θ
i
′
)，i表示辅站观测目标序号，1≤i≤m，m表示辅站观测目标总数，其中β
i
为辅站观测第i个目标的方位观测角度，θ
i
′
为辅站观测第i个目标的俯仰观测角度。3.根据权利要求2所述的双站式光电多目标高程匹配定位方法，其特征在于，步骤3包括：步骤3
‑
1、以主站为站心，建立大地平面极坐标系，正北方向为0
°
；选取第j个主站观测目标，方位观测角度为α
j
，俯仰观测角度为θ
j
，已知辅站坐标为(Dx，σ0)，将所有辅站观测目标角度β1，...，β
m
带入主站站心大地平面极坐标系，计算交叉目标到主站距离r
i
和交叉目标到辅站距离r
i
′
，其中，0≤i≤m，如公式(1)和公式(2)所示：，其中，0≤i≤m，如公式(1)和公式(2)所示：
其中，步骤3
‑
2、r
i
、r
i
′
存在的条件下目标交叉成功，否则交叉失败；记交叉成功的目标序号为k，交叉成功的目标相对主站的距离记为r
k
；交叉成功的目标相对辅站的距离记为r
k...

【专利技术属性】
技术研发人员：苗锋，马浩，胡迪，白俊奇，文杰，赵春光，王寿峰，翟尚礼，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第二十八研究所，
类型：发明
国别省市：