多点定位系统的接收站选取方法技术方案

本发明专利技术提供一种多点定位系统的接收站选取方法，其中包括：测量相邻两个接收站相对于监视目标的夹角；将构成最小夹角的两个接收站选择为两个待定站点；将所述两个待定站点之一删除，使得删除后的一个剩余待定站点与该剩余待定站点的相邻接收站之间的夹角与最优夹角θ之间的差值的绝对值更小，其中，θ＝２π／Ｋ，Ｋ表示被选接收站的个数；重复上述步骤，直到剩余的夹角的个数为Ｋ。本发明专利技术所述方法能够快速地选出合适数量的接收站，从而在保证定位精度的前提下，减少了参与计算的接收站的数量，因此减少计算量和信息冗余。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种，属于机场场面目标监视的无线 多点定位

技术介绍
现有机场场面监视依靠对移动目标(如飞机)的雷达回波探测计算目标的位置 以达到监视的。由于多径效应、地物反射、机场改扩建、天气、地形和障碍物的阻挡等原 因，会导致机场部分关键区域无法实现雷达覆盖，因此，出现了一种机场场面的多点定位 (Multilateration，简称MLAT)技术，其定位原理如图1所示。至少有三个地面接收机Fl、F2和F3相对于监视目标在视距内可见。首先由接收 机F1、F2和F3向监视目标连续发出询问信号；监视目标分别回复应答信号；每个接收机将 接收到的应答信号进行解码、加时间戳，然后向目标处理器(图中未示出)发送监视报告； 目标处理器比较来自多个接收机的监视报告，根据每个监视报告中记录的应答信号到达接 收机的时间(Time ofArrival，简称Τ0Α)计算出两个接收机之间(例如F1和F2之间，以 及Fl和F3之间)的应答信号到达时间差(Time Difference of Arrival，简称=TDOA)；进 而根据到两点间的距离差为定值的点的轨迹为双曲线的数学原理得出监视目标位置可能 的所在的双曲线，即双曲线A和双曲线B)；最后通过两条双曲线的交点确定监视目标的精 确位置。然而，现有技术中至少存在如下问题虽然从原理上讲，多点定位技术只需要3个 接收站就可以确定监视目标的位置，但是在实际应用中考虑到遮蔽、冗余度以及探测成功 率等多方面的问题，接收站的数量一般要更多。如英国希斯罗机场使用15个接收站，德国 法兰克福机场使用了 19个接收站。在机场场面上某些开阔区域，如果能够接收应答信号的 接收站较多，那么进行定位求解所需的计算量也会较大，且存在大量的信息冗余。为了在对定位精度影响比较小的情况下，简化计算，保证定位结算结果的实时性 要求，国内外学者提出根据精度因子(Dilution of Precision，简称D0P)优选最佳站点的 算法。然而，该选站算法本身弓I入的计算量仍然比较庞大。
技术实现思路
本专利技术提供一种，用以当接收站较多时，能够快 速地选出合适数量的接收站进行求解，以便在保证定位精度的前提下，尽量减少计算量和 fn息几余ο本专利技术一方面提供一种，其中包括测量相邻两个接收站相对于监视目标的夹角；将构成最小夹角的两个接收站选择为两个待定站点；将所述两个待定站点之一删除，使得删除后的一个剩余待定站点与该剩余待定站 点的相邻接收站之间的夹角与最优夹角θ之间的差值的绝对值更小，其中，θ = 2 π /K, K表示被选接收站的个数；重复上述步骤，直到剩余的夹角的个数为K。本专利技术所述方法能够快速地选出合适数量的接收站，从而在保证定位精度的前提 下，减少了参与计算的接收站的数量，因此减少计算量和信息冗余。附图说明 为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发 明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根 据这些附图获得其他的附图。图1为现有多点定位技术的原理示意图；图2为本专利技术所述实施例的流程图；图3为图2所示步骤103例示的接收站点分布示意图；图4为理想状态下的接收站点均勻分布示意图；图5为仿真实验一中随机生成的八个接收站点的坐标位置示意图；图6为N = 8，K = 5时的仿真结果示意图；图7为N = 8，Κ = 4时的仿真结果示意图；图8为仿真实验二的仿真结果示意图。具体实施例方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例 中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是 本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员 在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。图2为本专利技术所述实施例的流程图，如图所示， 该方法包括如下步骤步骤101，测量相邻两个接收站相对于监视目标的夹角。具体地，可以先测量每个接收站与监视目标的连线相对于X轴的倾角 Q^ai e 2X2表示2X2左上子矩阵，具体地'K K 1'H =^1 ^2 1，·' : : . _Xg-Xj h — y。-兄__KK1 Ijη，'2- η ，厂=^弋一\)2+(凡一只)2其中，(xa,ya)表示监视目标的坐标位置。(Xi，yi)表示第i个接收站的坐标位置。根据现有的研究成果，几何精度因子PDOP即可以体现定位精度，其与接收站的个 数N的关系为PD0Pn = kieXp(-N/k2)+k3，其中，k1; k2，k3为常数，一旦多点定位系统中的接 收站的位置及监视目标的区域确定，就能确定这些常数。因此，可以根据定位精度要求即 PDOP的大小要求确定挑选站点个数。研究表明，对于一个具有N个接收站的多点定位系统，如图4所示，圆圈表示接收 站，六角星表示监视目标，当这N个接收站相对于监视目标均勻分布，即两个接收站相对于 监视目标的夹角为2 π/N时，能够得到最佳的WXV 二 2/#。因此，可以将θ =23 /Ν称为 最优夹角。本实施例所述方法能够快速地选出合适数量的接收站，从而在保证定位精度的前 提下，减少了参与计算的接收站的数量，因此减少计算量和信息冗余。以下通过两个仿真实验结果说明本实施例所达到的技术效果。仿真实验一如图5所示，随机生成N = 8个接收站点。图中，菱形表示接收站点的坐标位置， 虚线表示监视目标的移动轨迹。图6为N = 8，K = 5时的仿真结果示意图，图7为N = 8，K = 4时的仿真结果示 意图。其中，虚线表示当选取全部N个接收站进行多点定位得到的PDOP曲线，直线表示采 用PDOP最小原则时进行多点定位得到的PDOP曲线，点划线表示采用本实施例所述方法选 取K个接收站进行多点定位得到的PDOP曲线。从图中可以看出，本实施例所述方法基本上 能够达到最优的理论效果。仿真实验二 随机生成N = 8个接收站，假设监视目标位于坐标原点，分别进行多次仿真实验， 仿真次数从50次递增到100次，仿真结果如图8所示。图中的三条曲线从下至上依次表示采用本实施例所述方法进行多点定位得到的 PDOP与理想状态下(即PDOP最小选站算法)的差值小于0. 05、小于0. 1以及小于0. 2时 所占仿真次数的比例。该仿真结果表明本实施例所述方法具有较好的稳定性。本领域普通技术人员可以理解实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过 程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序 在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括R0M、RAM、磁碟或者 光盘等各种可以存储程序代码的介质。最后应说明的是以上实施例仅用以说明本专利技术的技术方案，而非对其限制；尽 管参照前述实施例对本专利技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解其依然 可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替 换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本专利技术各实施例技术方案的精 神和范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多点定位系统的接收站选取方法，其特征在于包括：测量相邻两个接收站相对于监视目标的夹角；将构成最小夹角的两个接收站选择为两个待定站点。将所述两个待定站点之一删除，使得删除后的一个剩余待定站点与该剩余待定站点的相邻接收站之间的夹角与最优夹角θ之间的差值的绝对值更小，其中，θ＝２π／Ｋ，Ｋ表示被选接收站的个数；重复上述步骤，直到剩余的夹角的个数为Ｋ。

【技术特征摘要】
1.一种多点定位系统的接收站选取方法，其特征在于包括 测量相邻两个接收站相对于监视目标的夹角；将构成最小夹角的两个接收站选择为两个待定站点。将所述两个待定站点之一删除，使得删除后的一个剩余待定站点与该剩余待定站点的 相邻接收站之间的夹角与最优夹角e之间的差值的绝对值更小，其中，e =2ji/K，K表示 被选接收站的个数；重复上述步骤，直到剩余的夹角的个数为K。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述测量相邻两个接收站相对于监视目标 的夹角包括测量每个接收站与监视目标的连线相对于X轴的倾角a...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘伟，朱衍波，张军，裴新欣，王永春，
申请(专利权)人：民航数据通信有限责任公司，北京民航天宇科技发展有限公司，北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]