CN103592626A - 一种宽波束时差定位系统的时差窗计算方法 - Google Patents

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    • G01S5/12—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using radio waves by co-ordinating position lines of different shape, e.g. hyperbolic, circular, elliptical or radial

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Abstract

本发明为一种宽波束时差定位系统的时差窗计算方法，可降低求解双曲线（面）时差定位方程的次数，减少计算量，降低时差定位模糊数，提高时差定位算法效能。本发明根据时差定位系统三个探测站位置及各自的波束指向，计算出各种波束组合下的最大时间差和最小时间差，作为时差窗的上下限。本发明根据三个探测站位置及各自波束指向计算时差窗的方法能够缩小利用基线长度计算时差窗的长度，可直接应用在宽波束时差定位系统中，降低时差定位模糊数，提高时差定位效能。

Description

一种宽波束时差定位系统的时差窗计算方法
技术领域
本发明涉及一种宽波束时差定位系统的时差配对时差窗的计算方法，用于降低时差定位的模糊数，减少求解双曲线（面）交叉定位方程次数，尤其涉及一种宽波束时差定位系统的时差窗计算方法，利用时差窗限定脉冲配对范围，降低时差定位的模糊数。
背景技术
时差定位是利用同一辐射源信号到达分布多站的时间差形成双曲线（面）进行定位的一种无源定位技术。长基线时差定位由于其定位精度高、定位算法简单，在工程实现中得到广泛的应用。但是，长基线时差系统存在着固有的时差定位模糊问题。一方面是由于双曲线（面）交叉定位方程的多解问题；另一方面是脉冲配对模糊问题，尤其当辐射源信号为高重频信号时，造成的模糊配对问题更为严重。
为了降低时差定位模糊，一种最常用的方法是计算两个站之间到达时间差的范围（称为时差窗），超过时间差范围的脉冲配对为虚假配对，从而起到降低时差定位模糊数的目的。目前，常用的时差窗的计算方法，主要利用三角形两边之差小于第三边的原理计算时差窗。这样，计算的时差窗的范围一般为[-L/c，L/c]，其中L为两站之间的距离，c为光速。
为了实现多站对同一信号的截获，时差定位系统往往采用宽波束设计，用于形成大的公共覆盖区域，宽波束时差定位系统通过波束的切换控制实现探测范围内的方位覆盖。通过计算波束控制范围内多站瞬时波束公共覆盖区域，并对波束公共覆盖区域内的时差窗进行计算，可减少时差窗范围，降低时差定位的模糊数，提高时差定位系统效能。
发明内容
本发明为解决宽波束时差定位系统定位模糊问题，针对三站宽波束时差定位系统，根据时差定位系统三个探测站位置及各自的波束指向，计算出各种波束组合下公共覆盖区域，并计算出公共覆盖区域内最大时间差和最小时间差，作为时差窗的上下限，可降低时差定位模糊数，减少求解双曲线（面）时差定位方程的次数，减少计算量，提高时差定位系统效能。
本发明为解决其技术问题所采用的技术解决方案为：计算三站各个波束组合公共覆盖区域，并对公共覆盖区域内最大时差和最小时差进行计算，时差定位时首先通过最大时差窗和最小时差窗判断剔除不符合条件的脉冲配对时间差情况，减少求解双曲线（面）交叉定位方程的次数，降低计算量。
本发明与现有技术方法相比，能够有效地实现宽波束时差定位系统的时差窗计算。本发明给出的方法研制的时差窗计算方法可以有效降低时差定位模糊数，减少求解双曲线（面）时差定位方程的次数，减少计算量，提高时差定位算法效能。
附图说明
图1是时差窗计算流程图图，给出了宽波束时差定位系统的时差窗计算的总体实施方式。
图2是两波束公共区域示意图，给出了求任意两站两波束公共区域示意图。
图3-图6给出了各种情况下判断交点是否在某一波束内的示意图。
具体实施方式
以下结合附图1-附图6给出宽波束时差定位系统的时差窗计算的具体实施方式。
1、系统总体实施方式
系统总体实施方式如图1所示：1)求解任意两站的任意两波束边界的交点；2)判断求得的交点是否在第三站的波束中；3)剔除不在第三站波束中的交点，获取三波束公共覆盖区域内时间差的相关极值点（剩下的交点）；4）改变上述三站波束的两两组合关系，重复1）-3）获取所有的极值点，通过获取的极值点组成的公共覆盖区域，计算最大时差窗和最小时差窗；5）重复上述步骤，直到三站所有波束组合都遍历到。
2、求任意两站任意两波束的交点
图2给出了计算任意两站任意两波束边界交点的示意图。依据几何基本原理，计算以站址为端点的波束覆盖范围内边界射线的交点A、B、C、D。
3、判断交点是否在三站波束公共区域内
图3-图6给出了各种情况下判断交点是否在某一波束内的示意图，若在该波束内，则该点在三站公共波束内，否则剔除该点。
假设任意两站两波束的一个交点为P，现要判断P点是否在第三站某一波束内，其中第三站某一波束的两条边界直线分别为AB和AC，它们的斜率分别为k 1，k 2。
首先讨论当PA垂直于X轴时，此时若k1×k2≥0，则P点不在该波束内，若k1×k2<0，则P点在波束内，如图3所示。
当PA不垂直于X轴时，直线PA的斜率设为k 3，按照下面方法判断点P是否在波束BAC内：
1）k1×k2≥0时（图4）
Figure 633694DEST_PATH_IMAGE001
2）k1×k2<0时（图5）
(1) 若AC和AB的倾斜角相差40°
Figure 488517DEST_PATH_IMAGE002
(2) AC和AB的倾斜角差大于40°时，若仍按上述方法判断会变为判断点P是否在波束BAD内，发生错误，此时应按下面方法判断。假设第三站坐标为（x 0 ,y 0），P点坐标为（x,y）。（图6）
ⅰ) 第三站在X轴左侧时
Figure 268255DEST_PATH_IMAGE003
ⅱ) 第三站在X轴右侧时
Figure 663464DEST_PATH_IMAGE004
。
4、计算时差窗
根据步骤1-3计算得到的交点（时间差极值点），计算各交点到各站的距离差，取对应最大距离差和最小距离差的交点分别计算最大时间差和最小时间差，作为时差窗的上下限。

Claims (2)

1.一种宽波束时差定位系统的时差窗计算方法，其特征为：能够根据时差定位系统三个探测站位置及各自的波束指向，计算出三站任意波束组合覆盖的公共探测区域，获取公共探测区域的交点作为时间差极值点，然后计算出该公共探测区域到两站的最大距离差和最小距离差并转化为最大时间差和最小时间差，作为三站该种波束组合情况下的时差窗的上下限，降低时差定位模糊数。
2.一种判断三波束公共区域方法，能够根据波束指向，计算出各种布站与波束覆盖情况下的三波束公共探测区域，其特征为：首先利用几何关系计算其中两站波束边界的交点作为时间差极值点，通过这些交点与第三站的连线的斜率判断是否在第三站的波束中，剔除无效时间差极值点；选取不同的两站组合以同样方法计算出有效交点，最后所有组合计算出的有效交点围成的区域即为三站该三个波束组合下的公共探测区域。
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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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