【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电子信息，特别是一种初值稳健的线阵三维定位迭代方法。
技术介绍
1、作为信号处理的一个重要课题，目标定位在过去几十年中引起了极大的关注。随着在军事和商业领域的应用，如监视、通信、自动驾驶、物联网和紧急救援等，对定位要求的不断提高，促进着具有精度高、器件简单和复杂度低的新型定位技术的发展。
2、在传统的测向定位系统中，每个观测站利用线阵或面阵分别测量目标的波达方向角以构建方程，实现对目标的二维定位或三维定位。但最近的一系列研究表明，使用面阵进行三维定位并不是必要的。最新的研究和专利(如cn201710333182.8、cn201910232128.3、cn201910232216.3)已经公开了基于线阵测量的一维角(或称为空间角)确定目标在三维空间中位置的方法，利用多个线阵测量的空间角和线阵空间位置建立非线性方程组，便可解算出目标的三维位置。但这些方法都对天线阵的布置位置和方向有所限制，只能运用于特定的场景。申请号为cn202210539886.1的专利《一种线阵位置和姿态无约束的三维定位方法》公开了一种对天线阵的位置和方向无约束的定位方法，通过半正定规划(semi-definite program，sdp)得到目标位置的初步估计(粗估计)，然后校正粗估计误差实现对目标的高精度三维定位。但sdp问题的运算量大，难以应用在计算资源或功耗受限的设备和场景。
技术实现思路
1、为解决现有技术中存在的sdp问题的运算量大，难以应用在计算资源或功耗受限的设备和场景问题
2、本专利技术采用的技术方案是：
3、一种初值稳健的线阵三维定位迭代方法，包括如下步骤：
4、s1、将多个线阵布置在空间中并初始化，确定线阵数目、每个线阵中心的空间位置坐标以及线阵相对于参考坐标系的姿态角；
5、s2、确定每个线阵与目标来波方向的空间角测量，确定空间角测量的协方差矩阵；
6、s3、设计因子图，根据因子图对定位问题重新建模，导出关于目标位置和空间角的代价函数；
7、s4、通过消息传递的节点顺序，导出因子节点到变量节点的传出消息，确定传出消息的概率分布，确定传出消息的期望和方差；
8、s5、根据传出消息确定求解目标位置的迭代方程，根据空间角测量和线阵位置构造所需矩阵和向量，迭代多次后最终得到目标的精确位置。
9、优选地，设定线阵数目为m；第i个线阵中心的空间位置坐标为si；第i个线阵的姿态角为αi；第i个线阵与目标来波方向的空间夹角为θi；空间夹角的协方差矩阵为q；其中，i＝1,2,…,m；
10、在步骤s3中，根据各个线阵的三维定位设计因子图，并导出代从函数：
11、j(u)＝∫f(θ,u)dθ (1)
12、其中，u为所求未知参数；
13、
14、
15、
16、其中：
17、
18、qi表示空间角测量的协方差矩阵q的第i个对角元素，δ表示狄拉克δ函数。
19、优选地，在步骤s4中，传出消息服从高斯分布：
20、
21、其中：
22、
23、
24、优选地，在步骤s5中，迭代方程的第k(k＝1,2,…,k)次迭代结果为：
25、
26、其中：
27、
28、
29、
30、
31、其中，λ为控制迭代步长的因子，ρk为：
32、
33、为：
34、
35、其中，i3为三阶单位矩阵，由下式确定：
36、
37、优选地，迭代初值随机选取，迭代过程会在达到默认最大迭代次数或在下式成立时停止：
38、
39、其中，òò为残差阈值。
40、本专利技术的流程总体大致如下：
41、1、初始化si、αi、θi和q，i＝1,2,…,m，迭代的初值随机给定，给定迭代步长λ、残差阈值和最大迭代次数k；
42、2、通过式(13)、(14)、(15)计算ρk、和
43、3、将ρk、和代入到式(9)～(12)计算和
44、4、通过式(8)计算
45、5、重复s3～s5直至式(16)成立或迭代次数达到预设最大值k；
46、6、得到精确目标位置
47、本专利技术的有益效果是：运用因子图对基于线阵空间角测量的三维定位问题进行重新建模，并运用消息传递导出一种迭代的解法，减少了计算量，并且该迭代方法对初始值的选取不敏感，提升了定位的鲁棒性。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种初值稳健的线阵三维定位迭代方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述初值稳健的线阵三维定位迭代方法，其特征在于，设定线阵数目为M；第i个线阵中心的空间位置坐标为si；第i个线阵的姿态角为αi；第i个线阵与目标来波方向的空间夹角为θi；空间夹角的协方差矩阵为Q；其中，i＝1,2,…,M；
3.根据权利要求2所述初值稳健的线阵三维定位迭代方法，其特征在于，在步骤S4中，传出消息服从高斯分布：
4.根据权利要求3所述初值稳健的线阵三维定位迭代方法，其特征在于，在步骤S5中，迭代方程的第k(k＝1,2,…,K)次迭代结果为：
5.根据权利要求4所述初值稳健的线阵三维定位迭代方法，其特征在于，迭代初值随机选取，迭代过程会在达到默认最大迭代次数或在下式成立时停止：
【技术特征摘要】
1.一种初值稳健的线阵三维定位迭代方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述初值稳健的线阵三维定位迭代方法，其特征在于，设定线阵数目为m；第i个线阵中心的空间位置坐标为si；第i个线阵的姿态角为αi；第i个线阵与目标来波方向的空间夹角为θi；空间夹角的协方差矩阵为q；其中，i＝1,2,…,m；
3.根据权利要求2所述初值稳健的...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙奕髦，唐北川，徐屹淮，甘翼，丛迅超，杨旭，杨彦兵，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：
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