【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及双星tdoa(time difference of arrival,到达时间差)-fdoa(frequency difference of arrival，到达频率差)-doa(direction of arrival,到达角度)联合定位方法，具体涉及一种双星联合测向定位系统中的级联定位方法，属于卫星通信定位。
技术介绍
1、卫星定位技术凭借观测范围广、不受天气影响、可靠性较高等因素，被广泛应用于信号搜救，军事侦察，远洋航海，导航定位等民用和国防领域。利用美国的gps(globalpositioning system,全球定位系统)、俄罗斯的格洛纳斯、欧洲的伽利略、中国的北斗均可实现辐射源定位。对辐射源的卫星定位，需要利用的关键参数为到达时间差(timedifference of arrival,tdoa)，到达频率差(frequency difference of arrival,fdoa)，到达角度(direction of arrival,doa)等。由于卫星与辐射源的距离较远，微弱的参数估计偏差对定位结果都有较大的影响，因此参数估计的精度要求也较高。在获取估计的参数后，利用已知的卫星坐标及其速度构建定位方程，在参数足够的情况下便可实现定位。通常采用双星时频差定位系统，国内外主要研究方向均集中于此，而利用双星tdoa(timedifference of arrival,到达时间差)-fdoa(frequency difference of arrival，到达频率差)-doa(direction of arr
2、对于利用双星tdoa(time difference of arrival,到达时间差)-fdoa(frequency difference of arrival，到达频率差)-doa(direction of arrival,到达角度)实现定位，其主要面临的问题是如何求解非线性方程组，常用方法有通过对目标方程进行降元来得到特定情况下解析解，但通常情况下较为难以实现。此外还有采用taylor(泰勒级数法)展开计算目标点位置的方法，该方法需要一个初解，从该初解进行迭代，直至满足迭代截止条件，但在初始解选取不合理或tdoa(time difference of arrival,到达时间差)、fdoa(frequency difference of arrival，到达频率差)、doa(direction ofarrival,到达角度)测量误差过大时，会使得迭代算法不收敛以致无法获得最优的定位结果。而采用单纯的群智能算法，比如粒子群优化算法(particle swarm optimization，pso)，其因为容易陷入局部最优解问题导致能够为不准确；还有通过联合斜距方程和观测方程求解主星和辐射源斜距变量，在进行反解斜距求得辐射源位置，但此算法只能扩大精度定位区域，在定位精度方面不够精确。
技术实现思路
1、本专利技术目的在于针对上述现有技术的缺陷和不足，提出了一种双星联合测向定位系统中的级联定位方法，并命名为云雀级联泰勒算法(sparrow cascading taylor,sct)基于双星时频差联合测向定位系统的云雀泰勒算法级联定位，通过云雀算法(即改进的麻雀搜索算法(sparrow search algorithm，ssa))，与泰勒展开算法级联，有效地提高了定位解精度。
2、本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种双星联合测向定位系统中的级联定位方法，该方法包括如下步骤：
3、步骤1：测量地面辐射源发送信号到达两颗观测卫星的tdoa(time difference ofarrival,到达时间差)、fdoa(frequency difference of arrival，到达频率差)以及doa(direction of arrival,到达角度)参数；
4、步骤2：建立sct(sparrow cascading taylor,云雀级联泰勒算法)的tdoa(timedifference of arrival,到达时间差)-fdoa(frequency difference of arrival，到达频率差)-doa(direction of arrival,到达角度)定位模型，选取两颗卫星分别进行tdoa(time difference of arrival,到达时间差)、fdoa(frequency difference of arrival，到达频率差)测量，以及一颗主星测得目标源的doa(direction of arrival,到达角度)信息，根据测量到的信号到达两颗卫星的时间差和频率差以及接收角度信息，联立地球面方程，建立定位方程组；
5、步骤3：推导云雀算法适应度函数，作为衡量当前粒子性能的依据；
6、步骤4：对麻雀算法进行改进，首先在麻雀的位置更新策略中，分别引入正弦余弦sca算法思想、莱维(levy)飞行策略、随机游走策略对其进行改进，并使用云雀搜索算法不断迭代更新个体位置并获得最优适应度值对应的解，提高算法寻优能力和跳出局部极值的能力；
7、步骤5：将云雀与泰勒展开法级联使用来进一步提高定位精度；
8、步骤6：在相同条件下，利用pso(particle swarm optimization，粒子群优化)算法与双星时频差联合测向定位系统的sct(sparrow cascading taylor,云雀级联泰勒)算法定位技术分别对辐射源进行定位，仿真并对结果进行比较。
9、进一步地，所述步骤1包括测量地面辐射源发送信号到达两颗观测卫星的tdoa(time difference of arrival,到达时间差)和fdoa(frequency difference ofarrival，到达频率差)以及主星所测得的方位角和俯仰角；
10、双星时频差联合测向定位技术是利用两颗卫星其中一颗为具有测向功能的主星，相对于辐射源运动产生的tdoa(time difference of arrival,到达时间差)/fdoa(frequency difference of arrival，到达频率差)以及主星测得的方位角和俯仰角和辐射源位置与速度的对应关系来计算出目标的位置的一种定位技术；
11、双星时频差联合测向系统由一颗具有测向功能的主星、一颗辅星、一个接收站以及一个辐射源构成，对于一个静止在地面或空中的辐射源，有两颗卫星产生的时差和频差联合主星测得的方位角和俯仰角，通过四个参数来得到定位解，因此，卫星测得的辐射源发送信号到达两颗卫星的时间差记为t21，表达式如下：
12、
13、其中r21是辐射源和两颗卫星之间的距离差，c是光速；
14、卫星测得的辐射源发送的信号频率f21与地面辐射源信号的实际频率f的关系式为：
15、
16、其中v21是辐射源和两本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种双星联合测向定位系统中的级联定位方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种双星联合测向定位系统中的级联定位方法，其特征在于：所述步骤1包括测量地面辐射源发送信号到达两颗观测卫星的TDOA(Time Difference ofArrival,到达时间差)和FDOA(Frequency Difference of Arrival，到达频率差)以及主星所测得的方位角和俯仰角；
3.根据权利要求1所述的一种双星联合测向定位系统中的级联定位方法，其特征在于：所述步骤2包括双星时频差联合测向定位系统的SCT(Sparrow Cascading Taylor,云雀级联泰勒)算法定位技术的定位方程组的建立；
4.根据权利要求1所述的一种双星联合测向定位系统中的级联定位方法，其特征在于：所述步骤3包括根据双星时频差联合测向定位系统的SCT(Sparrow Cascading Taylor,云雀级联泰勒算法)算法级联定位模型对该技术的云雀算法适应度函数进行公式推导，作为衡量当前粒子性能的依据，
5.根据权利要求1所述
6.根据权利要求1所述的一种双星联合测向定位系统中的级联定位方法，其特征在于：所述步骤5包括通过将云雀算法与泰勒算法级联使用，来进一步提高定位精度；
...【技术特征摘要】
1.一种双星联合测向定位系统中的级联定位方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种双星联合测向定位系统中的级联定位方法，其特征在于：所述步骤1包括测量地面辐射源发送信号到达两颗观测卫星的tdoa(time difference ofarrival,到达时间差)和fdoa(frequency difference of arrival，到达频率差)以及主星所测得的方位角和俯仰角；
3.根据权利要求1所述的一种双星联合测向定位系统中的级联定位方法，其特征在于：所述步骤2包括双星时频差联合测向定位系统的sct(sparrow cascading taylor,云雀级联泰勒)算法定位技术的定位方程组的建立；
4.根据权利要求1...
【专利技术属性】
技术研发人员：王淳，章立群，吴博宇，黄健，洪晖杰，林晓勇，屈德新，史宏逵，张颖，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：
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