CN104931956A - 一种基于圆概率误差加权的多雷达分组协同定位处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于圆概率误差加权的多雷达分组协同定位处理方法。针对多雷达无源协同定位时观测矩阵会出现欠定情况，以及多雷达无源协同定位时高维观测矩阵求逆难度大的缺点，通过将多雷达分组为多个双雷达组，结合双雷达交叉定位结果与圆概率误差，提出了一种基于圆概率误差加权的多雷达分组协同定位处理方法。该算法可以杜绝出现欠定情况，并保证观测矩阵维数始终为二维。具体步骤包括：多雷达分组为多对双雷达组；估算目标观测位置；估算圆概率误差；判断是否遍历所有双雷达组；估算融合后目标位置等过程。本发明可有效提升高精度双雷达组无源定位结果对多雷达无源协同定位的结果的影响程度，有效提高了多雷达无源协同定位的精度。

Description

一种基于圆概率误差加权的多雷达分组协同定位处理方法

技术领域

本发明涉及一种多雷达无源协同定位方法，尤其涉及一种将多雷达分为多对双雷达组，根据所估计的各双雷达组的在目标观测位置的圆概率误差，采用特定的融合后目标位置计算方法进行协同定位的方法。

背景技术

无源定位是指定位系统通过截获目标自身辐射的电磁信号或目标反射的外部辐射源信号，探测目标的存在，获取目标的信息，并以一定的精度给出目标的空间坐标。按照参与定位雷达个数分类，无源定位可分为双雷达无源定位和多雷达无源定位。

圆概率误差是评判定位精度的指标。圆概率误差的定义是：以目标为圆心，半数估计值落入该圆的半径长度。圆概率误差刻画无偏估计目标偏离目标位置真值的程度，圆概率误差值越小表示定位精度越高。

双雷达无源定位又称为双站无源协同定，是指：通过分布在空间不同位置的两个侦察站，同时截获同一目标辐射的信号，测量目标的参数，通过定位运算确定出其地理位置。双站无源协同定位的方法主要有：时差定位、测向交叉定位、和测向-时差定位。

多雷达无源定位可以有效利用多个雷达提供的信息量提升定位精度。公知的多雷达无源定位思路是通过雷达观测向量寻找法方程，求解目标位置估计子的一类方法。该类方法缺点在于：待求逆矩阵的维数与参与协同定位的雷达个数一致，因此观测站数越多求逆难度越大，通常需要运用迭代求逆从而导致精度降低；求逆矩阵会出现欠定情况导致观测子不可辨识。

发明内容

本发明的目的是为了克服多雷达无源协同定位情况下，由于观测矩阵会出现欠定情况导致不可辨识的缺点，以及雷达数增多使得观测矩阵维数增大导致矩阵求逆难度增大的缺点，通过将多雷达分组为多个双雷达组，将双雷达测向定位与观测精度圆概率误差估算方法相结合，提出了一种基于圆概率误差加权的多雷达分组协同定位处理方法。

本实施例中，针对的对象是基于无源探测的多雷达协同定位系统，其定位基本方式及原理如图1所示。

为了实现本发明的目的，一种基于圆概率误差加权的多雷达分组协同定位处理方法，包括以下步骤，实施过程及软件流程如图2所示：

S1多雷达分组为多对双雷达组：将多个雷达以全排列的方式分为多对双雷达组。假定有N部雷达，则可以分为对双雷达组。

S2估算目标观测位置：选择所述的多对双雷达组中的一对双雷达组对目标进行观测，采用双雷达交叉定位方法估算目标观测位置。

S3估算圆概率误差：估算所述的双雷达组在所述的目标观测位置处的圆概率误差。

S4判断是否遍历所有双雷达组：判断是否完成所有所述的双雷达组对目标观测的观测位置估算以及所述的双雷达组在所述的目标观测位置处的圆概率误差估算。若为是，转步骤S5。若为否，转步骤S2。

S5估算融合后目标位置：根据所述的各对双雷达组对目标观测的目标观测位置以及所述的各对双雷达组在所述的目标观测位置处的圆概率误差计算融合后目标位置。

本发明的有益效果：由于采用本发明所述的方法，通过采用基于圆概率误差的多雷达无源协同定位方法，提升观测精度高的雷达组的观测结果在待定位目标定位结果中的权重，可有效提高多雷达无源协同定的精度。

附图说明

图1为多雷达分组估计圆概率误差无源协同定位方法示意图。

其中：雷达1、雷达2、雷达m、雷达n分别用用R₁、R₂、R_m、R_n表示，雷达R_m和雷达R_n在直角坐标系中位置坐标分别表示为雷达R₁、雷达R₂、雷达R_m、雷达R_n对目标观测所得方位角分别表示为θ₁、θ₂、θ_m、θ_n，由雷达R_m和R_n组成的第i对双雷达组对目标观测所得的目标观测位置表示为第i对双雷达组在所述的目标观测位置处的圆概率误差表示为CEP_i。

图2为多雷达分组估计圆概率误差无源协同定位方法流程图。其中：图中S1-S5分别与发明内容中表述的S1-S5过程对应。

具体实施方式

实施过程及软件流程如图2所示，具体描述为以下过程：

S1多雷达分组为多对双雷达组：N个雷达表示为R₁、R₂…R_N，以不重复的方式分为对双雷达组。

S2估算目标观测位置：选择所述的多对双雷达组中的一对双雷达组对目标进行观测，采用双雷达交叉定位方法估算目标观测位置。假设第i对双雷达组由雷达R_m和雷达R_n组成。如图1所示，雷达R_m和R_n的位置在直角坐标系中分别表示为雷达R_m、雷达R_n对目标观测所得方位角分别为θ_m、θ_n，第i对双雷达组对目标位置估算结果表示为双雷达交叉定位方法如下：

S3估算圆概率误差：估算所述的双雷达组在所述的目标观测位置处的圆概率误差。对于所述的第i对双雷达组，假设雷达R_m和雷达R_n的方位角观测均方差分别为σ_m、σ_n，圆概率误差估算方法如下：

计算概率密度函数指数项二次多项式系数a₁、a₂、a₃：

计算误差值σ：

$\mathrm{\σ}=\sqrt[4]{\frac{1}{4a_1{a}_2-a_3^2}}---\left(5\right)$

第i对双雷达组在目标观测位置处圆概率误差表示为CEP_i，则：

CEP_i＝1.1774σ       (6)

S4判断是否遍历所有双雷达组：判断是否完成所有所述的双雷达组对目标观测的观测位置估算以及所述的双雷达组在所述的目标观测位置处的圆概率误差估算。

若完成所述的各对双雷达组的所述的目标位置估算以及所述的目标位置处圆概率误差值的估算，转步骤S5。

若未完成所述的各双雷达组的所述的目标位置估算以及所述的目标位置处圆概率误差值的估算，转步骤S2。

S5估算融合后目标位置：根据所述的各对双雷达组对目标观测的目标观测位置以及所述的各对双雷达组在所述的目标观测位置处的圆概率误差计算融合后目标位置。

融合后目标位置表示为融合后目标位置计算方法如下：

将估算融合后目标位置作为待定位目标定位结果输出。

Claims (2)

1.一种基于圆概率误差加权的多雷达分组协同定位处理方法，其特征在于包括以下步骤：

S1多雷达分组为多对双雷达组：将多个雷达以全排列的方式分为多对双雷达组；假定有N部雷达，则可以分为对双雷达组；

S2估算目标观测位置：选择所述的多对双雷达组中的一对双雷达组对目标进行观测，采用双雷达交叉定位方法估算目标观测位置；

S3估算圆概率误差：估算所述的双雷达组在所述的目标观测位置处的圆概率误差；

S4判断是否遍历所有双雷达组：判断是否完成所有所述的双雷达组对目标观测的观测位置估算以及所述的双雷达组在所述的目标观测位置处的圆概率误差估算；若为是，转步骤S5；若为否，转步骤S2；

S5估算融合后目标位置：根据所述的各对双雷达组对目标观测的目标观测位置以及所述的各对双雷达组在所述的目标观测位置处的圆概率误差计算融合后目标位置。

2.根据权利要求1所述的基于圆概率误差加权的多雷达分组协同定位处理方法，其特征在于：步骤S5根据所述的各对双雷达组对目标观测的目标观测位置以及所述的各对双雷达组在所述的目标观测位置处的圆概率误差计算融合后目标位置。