一种快速确定时差定位区域和最优布站方法技术

本发明专利技术公开了一种快速确定时差定位区域和最优布站方法，包括三个步骤：步骤一，根据无源探测平台时间测量误差性能和定位精度要求确定交会角γ；步骤二，通过作图法快速确定满足精度要求的有效定位区域；步骤三，针对定位区域要求确定平台最优布站。本发明专利技术通过数学推导得出时差协同定位区域算法模型，便于根据定位精度要求，快速确定协同定位区域和平台布控，适合工程化应用。适合工程化应用。适合工程化应用。

【技术实现步骤摘要】
一种快速确定时差定位区域和最优布站方法


[0001]本专利技术属于无源探测
，特别是一种快速确定时差定位区域和最优布站方法。

技术介绍

[0002]时差定位系统能够对空间辐射源进行侦察定位，具有侦察距离远、抗干扰能力强、定位精度高和反应速度快等特点，因此被广泛应用到导航、航空、航天和电子战等领域。时差定位系统由多个侦察平台组成，辐射源信号同时被三个以上不同位置的接收机接收，在平面上形成多条双曲线，多平台时差定位通过求解曲线的交点获取辐射源位置信息。平台时差协同定位区域与侦察平台的位置、传感器性能有关，随着平台的高速高机动，平台时差协同定位区域是时变的，因此需要实时解算；另外，当协同侦察针对指定区域进行时，必须根据传感器性能实时确定平台的最优布局，进行快速布控引导。多平台时差协同定位区域是每三个平台协同定位区域的并集，因此，只需研究三个平台的协同定位区域即可。目前，大量研究工作及实际应用是通过计算卡美罗下限、圆概率误差表示定位精度和范围，并对最佳布站问题进行建模推导，计算平台的最优布局位置，求解过程复杂，无法适应高机动平台的实时解算、快速引导的工程化需求。

技术实现思路

[0003]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，提供一种快速确定时差定位区域和最优布站方法。
[0004]为了解决上述技术问题，一种快速确定时差定位区域和最优布站方法，其特征在于，包括三个步骤：
[0005]步骤一，根据无源探测平台时间测量误差和定位精度要求确定交会角γ最小值；
[0006]步骤二，通过作图法快速确定满足精度要求的有效定位区域；
[0007]步骤三，针对定位区域要求确定平台最优布站。
[0008]本专利技术，步骤一中，根据无源探测平台时间测量误差和定位精度要求，确定交会角γ最小值。本专利技术，步骤一中，对于平台A、平台B和平台C的三站任意布局，假设通过测量目标脉冲到达平台C、平台A时间差得到的双曲线与测量平台B、平台A时间差得到的双曲线的交点为M，由于平台测量脉冲到达时间存在误差，目标真实位置在考虑时间测量误差后得到四条双曲线相交形成的四边形中，称为定位误差四边形，其面积与定位精度成反比。考虑平台测量时间误差较小且目标较远，可将定位误差四边形PSQT近似视为平行四边形，其中线段SQ平行于平台C和平台A形成的双曲线在M点的切线，线段PS平行于平台C和平台B形成的双曲线在M点的切线，其面积为
[0009][0010]其中，h
SQ
和h
PS
分别表示四边形PSQT中对应边的高，其数值由两两无源探测平台的
相对时间测量误差Δt
CA
和Δt
BA
决定，为平台出厂性能指标，c表示光速，γ为线段SQ和线段PS的夹角，即为两个双曲线在M点切线的夹角，称为交会角。
[0011]因此，计算交会角γ的下限为其中，c为光速，Δt
CA
和Δt
BA
为测量时间误差，由探测平台时间测量性能决定，S
PSQT
为定位误差面积，由定位精度要求决定。
[0012]本专利技术，以平台C和平台A的连线为横轴，中垂线为纵轴做直角坐标系，令平台C和平台A形成的双曲线方程为焦距为2c，则M坐标为(x，y)，C坐标为(
‑
c，0)，A坐标为(c，0)，并且在目标M点与平台A和平台C形成的三角形MCA中，过M点做双曲线切线与边AC的交点为D，进一步如(1)式求得∠CMD，∠AMD的正弦值；
[0013][0014]∠CMD＝∠AMD，即MD为三角形CMA的角平分线；
[0015]M在平台C和平台B形成双曲线的切线为三角形CMB的角平分线；
[0016]M点在两条双曲线形成的两条切线交会角即三平台时差定位的交会角是目标与其中两平台夹角的一半。
[0017]本专利技术，步骤二中，将时差协同定位区域解算方法归纳为圆形作图法，包括：
[0018]对于参与时差协同定位的传感器平台A、平台B和平台C；
[0019]做平台A和平台B边为弦的半圆集合：
[0020]当γ＜45
°
时，以边AB为底边，4γ为顶角，做两个顶点相异的等腰三角形；
[0021]当γ＞45
°
时，以边AB为底边，(360
°‑
4γ)为顶角，做两个顶点相异的等腰三角形；
[0022]分别以两个等腰三角形的顶点为圆心，腰长为半径做两个圆形区域；
[0023]当γ＜45
°
时，取两个圆形区域的并集为边AB定位区域，当γ＝45
°
时，取AB为直径的圆形区域为边AB定位区域，当γ＞45
°
时，取两个圆形区域的交集为边AB定位区域；
[0024]对应做出边BC和边CA的定位区域；
[0025]以上形成的三边定位区域的并集即为时差定位区域。
[0026]本专利技术，步骤三中，将时差目标协同定位平台最优布局算法归纳为三角布局法，包括：
[0027]对指定的侦察区域做外接圆，令该外接圆的圆心为E，半径为r；
[0028]选择距离圆心E为的点为顶点D，其中，R
max
为平台感知距离；
[0029]将平台C部署在ED的延长线上，与顶点D的距离为
[0030]以D为顶点、DC为腰、顶角为2γ作轴对称的两个等腰三角形，并在两个等腰三角形
异与D和C的一角分别部署平台A和平台B。
[0031]本专利技术通过数学推导得出时差协同定位区域算法模型，便于根据定位精度要求，快速确定协同定位区域和平台布控，适合工程化应用。本专利技术的有益效果包括：
[0032](1)将复杂的时差协同定位区域解算，通过数学建模分析，归纳为以两两平台连线为弦的圆形区域集合，实际应用中，根据多平台实时位置、传感器性能和定位精度需求，通过简明的圆形作图步骤可以快速确定协同定位区域，。
[0033](2)将复杂的平台最优布局解算，通过数学建模分析，归纳为“三角形布局法”，实际应用中，根据指定的侦察区域和平台传感器性能，通过简明的三角形作图步骤可以快速确定平台最优布局，支持平台布控引导。
附图说明
[0034]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术做更进一步的具体说明，本专利技术的上述和/或其他方面的优点将会变得更加清楚。
[0035]图1是时差协同定位区域示意图。
[0036]图2是平台最优布局示意图。
具体实施方式
[0037]本专利技术公开了一种快速确定时差定位区域和平台最优布局方法，针对多平台无源时差定位场景，可由多个任意三站的时差定位区域求并集获得，因此本专利技术重点考虑三站无源时差定位区域和平台最优布局。首先结合工程经验，在无源探测平台探测时间误差性能和定位精度要求的约束下明确交会角γ。随后，通过作图法快速确定满足精度要求的有效定位区域，或者针对感兴趣的区域，快速布控平台确本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种快速确定时差定位区域和最优布站方法，其特征在于，包括三个步骤：步骤一，根据无源探测平台时间测量误差和定位精度要求确定交会角γ最小值；步骤二，通过作图法快速确定满足精度要求的有效定位区域；步骤三，针对定位区域要求确定平台最优布站。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤一中，对于包含平台A、平台B和平台C的三站布局，假设通过测量目标脉冲到达平台C、平台A时间差得到的双曲线与测量平台B、平台A时间差得到的双曲线的交点为M，由于平台测量脉冲到达时间存在误差，目标真实位置在考虑时间测量误差后得到四条双曲线相交形成的四边形中，称为定位误差四边形，其面积与定位精度成反比。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤一中，将定位误差四边形PSQT视为平行四边形，其中线段SQ平行于平台C和平台A形成的双曲线在M点的切线，线段PS平行于平台C和平台B形成的双曲线在M点的切线，定位误差面积为：其中，h
SQ
和h
PS
分别表示四边形PSQT中对应边的高，其数值由两两无源探测平台的相对时间测量误差Δt
CA
和Δt
BA
决定，c表示光速，γ为线段SQ和线段PS的夹角，即为两个双曲线在M点切线的夹角，称为交会角。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤一中，计算交会角γ的下限为其中，S
PSQT
为定位误差面积。5.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：毛泽湘，邓克波，赵凯南，马威，梁汝鹏，张政伟，
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：