CN103440353A - 一种基于vc++软件的针对双基站对无线电源三角定位及其误差分析方法 - Google Patents

一种基于vc++软件的针对双基站对无线电源三角定位及其误差分析方法 Download PDF

Info

Publication number
CN103440353A
CN103440353A CN2013100689715A CN201310068971A CN103440353A CN 103440353 A CN103440353 A CN 103440353A CN 2013100689715 A CN2013100689715 A CN 2013100689715A CN 201310068971 A CN201310068971 A CN 201310068971A CN 103440353 A CN103440353 A CN 103440353A
Authority
CN
China
Prior art keywords
base station
location
target
triangle
error
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN2013100689715A
Other languages
English (en)
Inventor
谢少荣
张秋菊
李恒宇
罗均
叶周浩
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
University of Shanghai for Science and Technology
Original Assignee
University of Shanghai for Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by University of Shanghai for Science and Technology filed Critical University of Shanghai for Science and Technology
Priority to CN2013100689715A priority Critical patent/CN103440353A/zh
Publication of CN103440353A publication Critical patent/CN103440353A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)

Abstract

本发明涉及基于VC++软件的双基站对无线电源三角定位及其误差分析方法。本方法包括三角定位方式，目标源位置计算，定位精度和误差分析，还包括利用VC++编写的自动计算和图像处理软件。本发明主要论述双基站采用测向设备对目标源进行测向，在测向值不等的情况下，两条测向线有且只有一个交点，这个交点就是目标源的位置；由于测向设备存在系统误差，目标源的位置不能被精确的计算，而是落在一个区域内，命名这个区域为定位模糊区，采用三角形面积相互加减的方式计算出定位模糊区的面积，即为定位误差。将这些数据和图像在VC++编写的系统中显示，能够直观快速的看到结果。

Description

一种基于VC++软件的针对双基站对无线电源三角定位及其误差分析方法
技术领域
本发明涉及一种基于VC++软件的针对双基站对无线电源三角定位及其误差分析方法，能够快速的得到结果，并通过图像处理显示，能够直观的看到目标源的大致方位和坐标信息。采用了测向交叉定位方法，即三角定位；同时利用面积之间的转换求得定位模糊区的面积，实现对目标源进行有效定位、以及定位精度和误差的分析。
背景技术
近年来，无线电源的测向广泛应用于军事和民事两方面。在军事中，无线电源的测向被用于导弹系统、侦查与反侦察跟踪系统、防御隐身等领域；同时，测向设备可以用来搜索和定位航天返回舱，黑匣子以及无线电源设备等。随着信息技术的发展，搜索和定位必须及时和快速，所以本发明设计了一种快速定位方式和简便的误差分析原理。
采用双基站对无线电源进行测向是一种简单且具有实效的方式，可能会成为未来快速精确定位的发展方向之一。基站测向适用于固定基站对固定无线电源、固定基站对移动无线电源、移动基站对固定无线电源、移动基站对移动无线电源。使用范围相当广阔，方式和原理简单易懂。
但是，已有的文献大多介绍如何进行定位和分析，很少涉及全面快速具有实际应用的定位方法。因此，本发明以此为突破口。
发明内容
本方明的目的在于针对已有技术存在的缺陷，提供一种基于VC++软件的双基站对无线电源三角定位及其误差分析方法，能快速、高效、直观地对定位信息作出反馈，并显示图像，具有一定的实用性。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案。
一种基于VC++软件的双基站对无线电源三角定位及其误差分析计算方法，参考图1，其操作步骤如下。
（1）建立直角坐标系
对无线电源所在区域进行地图建模，对基站和目标分别建立坐标，并把三者的坐标值融合在同一个坐标系中；
（2）测向设备测向
基站通过测向交叉定位对目标源进行定位，每个基站都配备测向设备，能够对目标源进行测向；
（3）测向线交汇
采用三角定位方式，同一时刻，测向设备得到目标源对基站的方向信息，当两个基站所测的方向不一致时，两条方向线在同一平面内相交，有且只有一个交点，这个交点就是目标源的位置；
（4）求目标位置
根据上述三角定位的方式，如果不存在测向误差，基站与目标源，两点一直线连接，两条测向线只产生一个交点，而这个交点就是准确的目标位置；
（5）计算定位模糊区
但是，由于每个测向设备存在一定的系统误差，取其最大测向误差，使得基站到目标源不是两点一直线，而是一个扇形区域，以基站为圆心，两倍的最大测向误差角度所得到扇形；两个扇形重叠的部门就是目标源所在的区域，即测向误差范围；
（6）系统验证
在VC++软件中，融合双基站对无线电源三角定位极其误差分析方法，分别设置了输入框、结果输出、图像处理以及计算按钮、数据清零按钮，能够快速地对上述定位方法进行验证；
（7）数据更新
不断重复步骤（2）、（3）、（4）、（5）、（6），就能更新目标位置，并自动获得目标位置和定位误差，这就是本方法的意义所在。
根据上述方法，这种基于VC++软件的双基站对无线电源三角定位极其误差分析方法，是一种对目标位置和定位误差的获得方法以及图像处理方法。其特征在于（4）求目标位置、（5）计算定位模糊区、（6）系统验证。
下面对特征步骤（4）（5）（6）进行详细介绍，双基站对无线电源进行三角定位，并分析精度和误差，进行数据融合与图像显示。
上述步骤（4）求目标位置的方法是：
参考图2，建立直角平面坐标系后，基站A（                                                
Figure 2013100689715100002DEST_PATH_IMAGE001
,
Figure 2013100689715100002DEST_PATH_IMAGE002
）与基站B（
Figure 2013100689715100002DEST_PATH_IMAGE003
,
Figure 2013100689715100002DEST_PATH_IMAGE004
）在同一时刻对同一目标进行定位，
Figure DEST_PATH_IMAGE005
为基站A的横坐标，
Figure DEST_PATH_IMAGE006
为基站A的纵坐标，
Figure 780346DEST_PATH_IMAGE003
为基站B的横坐标，
Figure DEST_PATH_IMAGE007
为基站B的纵坐标，获得的测向角度分别为
Figure DEST_PATH_IMAGE008
和
Figure DEST_PATH_IMAGE009
，得到目标的位置T（
Figure DEST_PATH_IMAGE010
,
Figure DEST_PATH_IMAGE011
），
Figure DEST_PATH_IMAGE012
为基站T的横坐标，
Figure DEST_PATH_IMAGE013
为基站T的纵坐标。
根据：
Figure DEST_PATH_IMAGE014
 (1)
得到目标的坐标位置T（
Figure DEST_PATH_IMAGE015
,
Figure DEST_PATH_IMAGE016
）：
Figure DEST_PATH_IMAGE017
 (2)
根据上述计算结果，知道A、B、T三个点的坐标值。参考图3，已知三角形的三个顶点坐标，可以计算三角形的三条边长
Figure DEST_PATH_IMAGE018
，
Figure DEST_PATH_IMAGE019
，
Figure DEST_PATH_IMAGE020
和三个内角，
Figure DEST_PATH_IMAGE022
，
Figure DEST_PATH_IMAGE023
，就能得到基站到目标源之间的距离和位置关系。
首先求三条边长
Figure DEST_PATH_IMAGE024
，
Figure DEST_PATH_IMAGE025
，，即两点之间求距离，公式如下：
Figure DEST_PATH_IMAGE027
 (3)
已经三条边长，根据余弦定理，求得三个内角
Figure DEST_PATH_IMAGE028
，
Figure DEST_PATH_IMAGE029
，
Figure DEST_PATH_IMAGE030
，公式如下：
Figure DEST_PATH_IMAGE031
 (4)
上述步骤（5）计算定位模糊区的方法是：
参考图4，由于测向设备存在系统误差，在预测的测向值两侧存在测向误差和
Figure DEST_PATH_IMAGE033
，所以目标源的准确位置不是两条直线的交点，而是落在两个扇形区域重叠的部分，即四边形EFGH。
参考图5，定义扇形重叠部分为模糊区函数，计算方式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE034
 (5)
Figure DEST_PATH_IMAGE035
为四边形模糊区EFGH的面积，
Figure DEST_PATH_IMAGE036
为三角形ABH的面积，
Figure DEST_PATH_IMAGE037
为三角形ABF的面积，
Figure DEST_PATH_IMAGE038
为三角形ABE的面积，
Figure DEST_PATH_IMAGE039
为三角形ABG的面积。
根据公式1，计算点E的坐标为（,
Figure DEST_PATH_IMAGE041
）：
Figure DEST_PATH_IMAGE042
 (6)
根据公式1，计算点F的坐标为（
Figure DEST_PATH_IMAGE043
,
Figure DEST_PATH_IMAGE044
）：
Figure DEST_PATH_IMAGE045
 (7)
根据公式1，计算点G的坐标为（
Figure DEST_PATH_IMAGE046
,）：
Figure DEST_PATH_IMAGE048
 (8)
根据公式1，计算点H的坐标为（
Figure DEST_PATH_IMAGE049
,
Figure DEST_PATH_IMAGE050
）：
Figure DEST_PATH_IMAGE051
 (9)
已经六个点A、B、E、F、G、H的坐标值，可以计算四个三角形的面积，公式如下：
Figure DEST_PATH_IMAGE052
 (10)
将公式10的结果代入公式5，即获得定位模糊区的函数值，公式如下：
Figure DEST_PATH_IMAGE053
 (11)
上述步骤（6）系统验证的方法是：
得到上述定位方法，并确认误差之后，在VC++软件中进行验证。建立人机交互界面，设有输入窗口、“计算”按钮、“数据清零”按钮、结果输出和图像处理等。
参考图6，在左边第一栏，输入基站坐标位置，测向数据，测向设备的系统最大误差值，点击“计算”按钮，就能自动在第二栏反馈计算结果，并在第三栏显示三角定位信息。
基于VC++软件的双基站对无线电源三角定位极其误差分析方法，应用于双基站对无线电源三角定位的目标位置计算和误差分析方式。其系统包括总站、两个基站（每个基站所配备的定位系统、测向设备、通讯设备）、一个无线电目标源，定位系统用于给定基站的地理坐标位置；测向系统用于对目标源进行测向；通讯设备将基站各自的地理位置、测得的数据传回总站进行数据融合与运算。VC++系统根据输入信息，自动输出定位目标的坐标值，三角定位的三条边长和三个内角，以及定位误差，同时会在第三列做出图像处理，将定位结果以图片的方式显示。
本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实效性特点和显著优点：
1、能够对定位模糊区做出精确的误差计算，而不是近似值；
2、利用VC++系统模拟，可以快速获得定位结果；
3、能够根据定位信息，作图，描绘出目标的大致方位和地理坐标。
附图说明
图1是定位方法流程图；
图2是基站对目标测向并建立平面坐标系；
图3是根据基站的测向信息计算三角形的内角和边长；
图4是测向设备的系统误差所产生的定位误差；
图5是定位模糊区函数的计算方式；
图6是基于VC++软件设计的系统人机交互界面；
图7是实际数据测试（构成等腰直角三角形）；
图8是实际数据测试（构成等边三角形）；
图9是实际数据测试（构成不规则三角形）。
具体实施方式
本发明的优选实施例结合附图详述，以实际数据进行计算验证，操作步骤如下：
实施例一（构成等腰直角三角形）：
（1）建立直角坐标系，基站A（0km, 0km）和基站B（100km, 0km）；
（2）测向设备测向，测向值
Figure DEST_PATH_IMAGE054
=45°和=135°；
（3）测向线交汇；
（4）求目标位置，目标源的坐标T（50km, 50km），三条边长分别为、
Figure DEST_PATH_IMAGE057
、
Figure DEST_PATH_IMAGE058
，三个内角分别为
Figure DEST_PATH_IMAGE059
、
Figure DEST_PATH_IMAGE060
、
Figure DEST_PATH_IMAGE061
。
（5）计算定位模糊区，=1°和
Figure DEST_PATH_IMAGE063
=1°，定位误差
Figure DEST_PATH_IMAGE064
=6.09km2；
（6）系统验证，得到的数据参考图8，构成等腰直角三角形。
实施例二（构成等边三角形）：
（1）建立直角坐标系，基站A（0km, 0km）和基站B（100km, 0km）；
（2）测向设备测向，测向值
Figure 694557DEST_PATH_IMAGE054
=60°和=120°；
（3）测向线交汇；
（4）求目标位置，目标源的坐标T（50km, 86.60km），三条边长分别为
Figure 474294DEST_PATH_IMAGE056
、、
Figure DEST_PATH_IMAGE067
，三个内角分别为
Figure DEST_PATH_IMAGE068
、
Figure DEST_PATH_IMAGE069
、
Figure DEST_PATH_IMAGE070
。
（5）计算定位模糊区，
Figure DEST_PATH_IMAGE071
=2°和
Figure DEST_PATH_IMAGE072
=2°，定位误差
Figure DEST_PATH_IMAGE073
=56.46km2；
（6）系统验证，得到的数据参考图9，构成等边三角形。
实施例三（构成不规则三角形）：
（1）建立直角坐标系，基站A（0km, 0km）和基站B（100km, 70km）；
（2）测向设备测向，测向值=55°和=200°；
（3）测向线交汇；
（4）求目标位置，目标源的坐标T（31.58km, 45.10km），三条边长分别为
Figure DEST_PATH_IMAGE076
、
Figure DEST_PATH_IMAGE077
、
Figure DEST_PATH_IMAGE078
，三个内角分别为
Figure DEST_PATH_IMAGE079
、、。
（5）计算定位模糊区，
Figure 620236DEST_PATH_IMAGE032
=0.5°和
Figure 434608DEST_PATH_IMAGE033
=0.5°，定位误差
Figure DEST_PATH_IMAGE082
=
Figure DEST_PATH_IMAGE083
=2.13km2；
（6）系统验证，得到的数据参考图9，构成不规则三角形。

Claims (5)

1.一种基于VC++软件的双基站对无线电源三角定位及其误差分析方法，其操作如下：
（1）建立直角坐标系
对无线电源所在区域进行地图建模，对基站和目标分别建立坐标，并把三者的坐标值融合在同一个坐标系中；
（2）测向设备测向
基站通过测向交叉定位对目标源进行定位，每个基站都配备测向设备，能够对目标源进行测向；
（3）测向线交汇
采用三角定位方式，同一时刻，测向设备得到目标源对基站的方向信息，当两个基站所测的方向不一致时，两条方向线在同一平面内相交，有且只有一个交点，这个交点就是目标源的位置；
（4）求目标位置
根据所述三角定位的方式，如果不存在测向误差，基站与目标源，两点一直线连接，两条测向线只产生一个交点，而这个交点就是准确的目标位置；
（5）计算定位模糊区
但是，由于每个测向设备存在一定的系统误差，取其最大测向误差，使得基站到目标源不是两点一直线，而是一个扇形区域，以基站为圆心，两倍的最大测向误差角度所得到扇形；两个扇形重叠的部门就是目标源所在的区域，即测向误差范围；
（6）系统验证
在VC++软件中，融合双基站对无线电源三角定位及其误差分析方法，分别设置输入框、结果输出、图像处理以及计算按钮、数据清零按钮，能够快速地对上述定位方法进行验证；
（7）数据更新
不断重复步骤（2）、（3）、（4）、（5）、（6），更新目标位置，自动获得目标位置和定位误差。
2.根据权利要求1所述的基于VC++软件的双基站对无线电源三角定位及其误差分析方法，其特征在于所述步骤（4），求目标位置的方法是：
建立直角平面坐标系后，基站A（,）与基站B（,）在同一时刻对同一目标进行定位，为基站A的横坐标，为基站A的纵坐标，为基站B的横坐标，为基站B的纵坐标，获得的测向角度分别为和，得到目标的位置T（,），为基站T的横坐标，为基站T的纵坐标，目标T的坐标值公式如下：
 
Figure DEST_PATH_IMAGE001
 (1)
根据上述计算结果，知道A、B、T三个点的坐标值，计算三角定位中的三条边长，，和三个内角，，，公式如下：
  (2)  
Figure DEST_PATH_IMAGE003
 (3)
。
3.根据权利要求1所述的基于VC++软件的双基站对无线电源三角定位及其误差分析方法，其特征在于所述步骤（5），计算定位模糊区的方式是：
但因为测向设备存在系统误差，在预估的测向值两侧存在测向误差和，所以目标源的准确位置不是两条直线的交点，而是落在两个扇形区域重叠的部分，即四边形EFGH；定义扇形重叠部分为模糊区函数，计算公式为：
 
Figure DEST_PATH_IMAGE004
 (4)
为四边形模糊区EFGH的面积，为三角形ABH的面积，为三角形ABF的面积，为三角形ABE的面积，为三角形ABG的面积。
4.根据权利要求1所述的基于VC++软件的双基站对无线电源三角定位及其误差分析方法，其特征在于所述步骤（6），系统验证的方式是：
得到上述的定位，并确认误差之后，在VC++软件中进行验证。在左边第一栏，输入基站坐标位置，测向数据，测向设备的系统最大误差值，点击“计算”按钮，就能自动在第二栏反馈计算结果，并在第三栏显示三角定位信息。
5.根据权利要求1所述的基于VC++软件的双基站对无线电源三角定位及其误差分析方法，其特征在于： 
采用的定位和误差分析的系统包括：一个总站、两个基站和一个无线电目标源，每个基站所配备有定位系统、测向设备和通讯设备。定位系统用于给定基站的地理坐标位置；测向系统用于对目标源进行测向；通讯设备将基站各自的地理位置、测得的数据传回总站进行数据融合与运算。
CN2013100689715A 2013-03-05 2013-03-05 一种基于vc++软件的针对双基站对无线电源三角定位及其误差分析方法 Pending CN103440353A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2013100689715A CN103440353A (zh) 2013-03-05 2013-03-05 一种基于vc++软件的针对双基站对无线电源三角定位及其误差分析方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2013100689715A CN103440353A (zh) 2013-03-05 2013-03-05 一种基于vc++软件的针对双基站对无线电源三角定位及其误差分析方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN103440353A true CN103440353A (zh) 2013-12-11

Family

ID=49694046

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2013100689715A Pending CN103440353A (zh) 2013-03-05 2013-03-05 一种基于vc++软件的针对双基站对无线电源三角定位及其误差分析方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103440353A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104076348A (zh) * 2014-07-09 2014-10-01 中国船舶重工集团公司第七二四研究所 一种雷达超视距基线无源协同定位方法
CN105487048A (zh) * 2015-11-02 2016-04-13 中国人民解放军国防科学技术大学 基于置信椭圆的二站纯方位定位模糊区方法
CN107872766A (zh) * 2017-10-20 2018-04-03 南京邮电大学 一种有向传感器网络节点感知区域相交方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6819286B2 (en) * 2003-02-28 2004-11-16 Motorola, Inc. Location determination for mobile units
CN101118654A (zh) * 2007-09-19 2008-02-06 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 基于传感器网络的机器视觉计算机模拟仿真系统
CN101437288A (zh) * 2007-11-15 2009-05-20 展讯通信（上海）有限公司 通过基站的选择进行无线定位的方法和系统
CN101616482A (zh) * 2009-07-31 2009-12-30 北京邮电大学 一种移动通信系统中的定位方法与移动终端、定位服务器

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6819286B2 (en) * 2003-02-28 2004-11-16 Motorola, Inc. Location determination for mobile units
CN101118654A (zh) * 2007-09-19 2008-02-06 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 基于传感器网络的机器视觉计算机模拟仿真系统
CN101437288A (zh) * 2007-11-15 2009-05-20 展讯通信（上海）有限公司 通过基站的选择进行无线定位的方法和系统
CN101616482A (zh) * 2009-07-31 2009-12-30 北京邮电大学 一种移动通信系统中的定位方法与移动终端、定位服务器

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104076348A (zh) * 2014-07-09 2014-10-01 中国船舶重工集团公司第七二四研究所 一种雷达超视距基线无源协同定位方法
CN105487048A (zh) * 2015-11-02 2016-04-13 中国人民解放军国防科学技术大学 基于置信椭圆的二站纯方位定位模糊区方法
CN105487048B (zh) * 2015-11-02 2018-02-02 中国人民解放军国防科学技术大学 基于置信椭圆的二站纯方位定位模糊区方法
CN107872766A (zh) * 2017-10-20 2018-04-03 南京邮电大学 一种有向传感器网络节点感知区域相交方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104076348B (zh) 一种雷达超视距基线无源协同定位方法
CN109670005B (zh) 一种bim模型与三维地理场景的位置匹配方法
CN102435140B (zh) 一种激光跟踪仪构建地理坐标系的方法
CN106767443B (zh) 一种全自动二次元影像检测仪及测量方法
CN103226838A (zh) 地理场景中移动监控目标的实时空间定位方法
CN105424006A (zh) 基于双目视觉的无人机悬停精度测量方法
CN103017740B (zh) 一种利用视频监控装置对监控目标的定位方法及定位系统
Xia et al. Global calibration of non-overlapping cameras: State of the art
CN105044669A (zh) 三站测时差立体定位方法
CN105424058A (zh) 基于摄影测量技术的数码相机投影中心位置精确标定方法
Du et al. Visual measurement system for roadheaders pose detection in mines
CN102831101A (zh) 基于多个标志点自动识别的点云数据拼接方法
Wang et al. Modeling of binocular stereo vision for remote coordinate measurement and fast calibration
CN107271957A (zh) 基于tdoa和toa的室内三维定位方法
CN108738132A (zh) 一种基于tdoa的三基站移动通信定位方法
CN112422653A (zh) 基于位置服务的场景信息推送方法、系统、存储介质及设备
Guo et al. Urban Geospatial Information Acquisition Mobile Mapping System based on close-range photogrammetry and IGS site calibration
CN103440353A (zh) 一种基于vc++软件的针对双基站对无线电源三角定位及其误差分析方法
Wang et al. An improved measurement model of binocular vision using geometrical approximation
CN113781576B (zh) 多自由度位姿实时调整的双目视觉检测系统、方法、装置
KR100469801B1 (ko) 실시간 항측 기준점 측량시스템 및 방법
CN107504959B (zh) 利用倾斜航空影像测量房屋墙基轮廓的方法
Fu et al. A flexible approach to light pen calibration for a monocular-vision-based coordinate measuring system
Gao et al. A monocular vision and inclinometer combined system for 6DOF measurement of double shield TBM
CN104125390A (zh) 一种用于球型摄像机的定位方法及装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20131211