CN110261817B - 一种用于分布式多点定位监视系统的配对方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于分布式多点定位监视系统的配对方法，不仅用于对应答信号进行配对，还用于对标校信号进行配对；后续的，先根据配对标校信号解算出的标校站的测量位置与标校站的实际位置，得到系统的误差补偿；再利用系统的误差补偿对目标的测量位置进行误差补偿，从而实现目标的精准定位。本发明的配对方法先对信号进行数据质量控制处理，再对数据质量控制处理后的信号进行一致性配对处理。本发明方法提高了应答信号和标校信号的配对准确性，提高了应答信号合标校信号的定位精度，降低了由于错误配对导致局部收敛或者发散无法正确解算的风险，为目标和标校站的实时准确定位提供了可靠的数据基础。

Description

一种用于分布式多点定位监视系统的配对方法

技术领域

本发明涉及分布式多点定位监视技术领域，尤其是一种用于分布式多点定位监视系统的配对方法。

背景技术

随着我国经济的飞速发展，航班量也在飞速增长，对空管系统管制员的指挥和设施设备的维护提出了更高的要求，机场场面监视雷达是一次雷达，主要用于监视机场场面的飞机及车辆，利用目标对电磁波的自身辐射或反射特性发现目标。设备维护人员在维护机场场面监视雷达的过程中包括如下三方面问题：飞机目标分裂、存在一定的盲区、容易出现假目标。这些问题的存在扰乱了管制员正常的指挥工作，因此，分布式多点定位监视技术的引入必要而且必须，这项技术是机场场面监视雷达的升级和补充，并且能够通过增加接收站或者改变接收站的布局实现系统的扩展。

分布式多点定位监视系统包括多个接收站，需要对各个接收站所接收的信号进行配对，配对出同一目标针对某时刻的询问信号的配对应答信号，后续的，根据所配对出的同一目标发送针对某时刻的询问信号的配对应答信号，对该时刻下的目标的位置进行解算。

因此，选择最优的配对方法，对目标的精准定位至关重要。

经检索，中国专利公开号为CN108535690A公开了一种多点定位场面监视系统的信号配对方法，该专利通过对多个接收站所接收的应答信号的时间戳进行分析判断，从而对多个接收站所接收的应答信号进行配对。

发明内容

为了克服上述现有技术中的缺陷，本发明提供一种用于分布式多点定位监视系统的配对方法，提高了应答信号和标校信号的配对准确性，提高了应答信号合标校信号的定位精度，降低了由于错误配对导致局部收敛或者发散无法正确解算的风险，为目标和标校站的实时准确定位提供了可靠的数据基础。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案，包括：

一种用于分布式多点定位监视系统的配对方法，所述分布式多点定位监视系统包括发送站、n个接收站；所述分布式多点定位监视系统对各个接收站针对某时刻的询问信号所对应接收的应答信号进行配对，配对出同一目标针对该某时刻的询问信号的配对应答信号；

所述应答信号的配对方法，包括以下步骤：

S11，获取经雷达前端处理后的应答信号；

所述应答信号的信息包括：该应答信号的所属接收站的编号i，i＝1,2,…,n，即该应答信号为第i个接收站所接收的；该应答信号的时间戳；该应答信号的幅度值；该应答信号的码值类型；该应答信号的消息码值；

S12，对应答信号进行数据质量控制处理，得到数据质量控制处理后的应答信号；

S13，对数据质量控制处理后的应答信号进行一致性配对处理，得到同一目标针对某时刻的询问信号的配对应答信号。

步骤S12中，应答信号的数据质量控制处理的具体方式，如下所示：

剔除所属接收站不是系统中的此n个接收站的应答信号，即剔除不是系统中的此n个接收站所接收的应答信号；

剔除幅度值超出取值范围T的应答信号，且取值范围0db＜T＜100db，即剔除幅度值大于等于100db或小于等于0db的应答信号；

剔除码值类型与询问方式不匹配的应答信号；

剔除消息码值与目标的身份信息不匹配的应答信号。

步骤S13中，所述一致性配对处理的具体方式，包括以下具体步骤：

S131，针对同一个询问信号，在同一接收站所对应接收的多个应答信号中，保留所对应接收的第一个应答信号，以及保留所对应接收的幅度值最大的应答信号，若所对应接收的第一个应答信号与幅度值最大的应答信号为同一个应答信号，则仅保留该同一个应答信号；除所保留的一个或两个应答信号外，其余应答信号均剔除；

依次类推，针对该同一个询问信号，对各个接收站所对应接收的多个应答信号均进行保留和剔除的处理，经处理后，各个接收站均保留一个或两个应答信号；

S132，对各个接收站所保留的应答信号在时间框架窗口T内进行选取，选取出待配对应答信号；

所述时间框架窗口T＝max(Δs_i,j/c)；

其中，Δs_i,j为接收站i与接收站j之间的距离，i,j＝1,2,…,n；c为光速；

针对同一个询问信号，各个接收站所保留的对应接收的第一个应答信号的时间戳为T_i ^应答，i＝1,2,…,n；

判断|T_i ^应答-T₁ ^应答|＜T，i＝1,2,…,n；T₁ ^应答即为接收站1所对应接收的第一个应答信号的时间戳；

若判断条件满足，即均小于所述时间框架窗口T，则针对该同一询问信号，各个接收站所保留的应答信号即为该接收站的待配对应答信号；否则，针对该询问信号，各个接收站所保留的应答信号不参与后续的目标的位置解算，并剔除各个接收站针对该询问信号所保留的应答信号，即针对该询问信号，没有待配对应答信号；

S133，针对t时刻的询问信号，对各个接收站的待配对应答信号进行幅度值一致性配对处理，具体方式为：

针对t时刻的询问信号，某个接收站i的某个待配对应答信号的幅度值为

且针对t时刻的前四个时刻的询问信号，该接收站i的配对应答信号的幅度值分别为

计算

判断

是否大于该接收站i的关于应答信号的幅度值一致性配对处理的阈值

若

则该接收站i针对该t时刻的询问信号的该待配对应答信号不参与后续的目标的位置解算；若

则该接收站针i对该t时刻的询问信号的该待配对应答信号参与后续的目标的位置解算；

经上述判断后，针对该t时刻的询问信号，

若该接收站i的参与目标的位置解算的待配对应答信号为两个时，即该接收站针对该t时刻的询问信号所对应接收的第一个应答信号和幅度值最大的应答信号，则选取二者中

较小的应答信号参与后续的目标的位置解算，且二者中

较小的该应答信号即为配对应答信号；

若该接收站i参与目标的位置解算的待配对应答信号为一个时，则选取该一个待配对应答信号参与后续的目标的位置解算，且该一个待配对应答信号即为配对应答信号；

依次类推，针对该同一个询问信号即t时刻的询问信号，对各个接收站的待配对应答信号均进行幅度值一致性配对处理，选取出各个接收站的配对应答信号，所选取出的各个接收站的配对应答信号即为同一目标针对t时刻的询问信号的配对应答信号。

步骤S133中，该接收站i的关于应答信号的幅度值一致性配对处理的阈值

为根据雷达前端处理后的应答信号的幅度值设定，具体方式为：

在M个时刻的询问信号中，统计出该接收站i针对各个时刻m的询问信号所对应接收的应答信号中的幅度值最大值

和幅度值最小值

i表示第i个接收站，m表示第m个时刻，

表示该接收站i针对第m个时刻的询问信号所对应接收的应答信号中的幅度值最大值，

表示该接收站i针对第m个时刻的询问信号所对应接收的应答信号中的幅度值最小值；

对统计出的该接收站i的幅度值最大值

和幅度值最小值

分别求平均值，得到该接收站i的幅度值最大值的平均值

和幅度值最小值的平均值

其中：

根据该接收站i的幅度值最大值的平均值

和幅度值最小值的平均值

计算该接收站i的关于应答信号的幅度值一致性配对处理的阈值

计算公式为：

依次类推，计算各个接收站的关于应答信号的幅度值一致性配对处理的阈值

所述分布式多点定位监视系统还包括标校站，且已知该标校站的实际位置；系统还对各个接收站针对某时刻的询问信号所对应接收的标校信号进行配对，配对出同一标校站针对该某时刻的询问信号的配对标校信号；

所述标校信号的配对方法，包括以下步骤：

S21，获取经雷达前端处理后的标校信号；

所述标校信号的信号包括：该标校信号的所属接收站的编号i，i＝1,2,…,n，即该标校信号为第i个接收站所接收的；该标校信号的时间戳；该标校信号的幅度值；该标校信号的码值类型；该标校信号的消息码值；

S22，对标校信号进行数据质量控制处理，得到数据质量控制处理后的标校信号；

S23，对数据质量控制处理后的标校信号进行一致性配对处理，得到同一标校站针对某时刻的询问信号的配对标校信号。

步骤S22中的关于标校信号的数据质量控制处理的方式，与步骤S12中的关于应答信号的数据质量控制处理的方式相同；

步骤S23中的关于数据质量控制处理后的标校信号的一致性配对处理的方式，与步骤S13中的关于数据质量控制处理后的应答信号的一致性配对处理的方式相同。

系统先根据同一标校站针对某时刻的询问信号的配对标校信号，并利用定位模型，对该标校站的位置进行解算，得到标校站的测量位置；再对标校站的实际位置和测量位置进行比较分析，得到系统的误差补偿。

系统先根据同一目标针对某时刻的询问信号的配对应答信号，并利用定位模型，对目标的位置进行解算，得到目标的测量位置；再根据所求得的系统的误差补偿，对该目标的测量位置进行误差补偿，得到补偿后的目标的测量位置，完成对目标的定位。

所述分布式多点定位监视系统包括5个或5个以上的接收站，即n≥5；所述定位模型为三维定位模型；系统对目标和标校站的位置均进行三坐标的解算，即进行三维定位。

本发明的优点在于：

(1)本发明与背景技术中所提及的现有技术相比，现有技术通过对各接收站所接收的应答信号的时间戳进行分析判断，从而对各个接收站所接收的应答信号进行配对。本发明先对应答信号数据质量控制处理即剔除异常信号，再对应答信号进行一致性配对处理；且所述一致性配对处理中不仅进行了时间框架窗口T内进行选取，还进行了幅度值一致性配对处理，经本发明方法处理后能够获得最优的配对应答信号，进一步地提高配对的数据质量，为后续的目标的位置解算精度的提高提供良好数据基础。

(2)现有技术未提出标校站和标校信号，未提出对标校信号进行配对处理，也未提出对系统的误差补偿的计算。然而，本发明提出了对标校信号也进行数据质量控制处理和一致性配对处理，有利于后续的进行系统误差地补偿，能进一步提高目标地定位精度。

(3)本发明对应答信号和标校信号进行数据质量控制处理，提高了后续的一致性配对处理的数据质量，减少了一致性配对处理的运算量。

(4)本发明的幅度值一致性配对处理，可以参考历史的检测幅度值信息，进行幅度值一致性配对处理，解决了目标在实时解算时，由于接收机固有噪声等系统误差，所导致得幅度值起伏分布而产生的错配问题，提高了信号的配对精度，从而提高了后续的目标的位置解算的精度。

(5)本发明方法不仅用于对各个接收站针对某时刻的询问信号所对应接收的应答信号进行配对，配对出同一目标针对该时刻的询问信号的配对应答信号，还用于对各个接收站针对某时刻的询问信号所对应接收的标校信号进行配对，配对出同一标校站针对该时刻的询问信号的配对标校信号。后续的，先根据配对标校信号解算出标校站的测量位置，对比分析标校站的测量位置和实际位置，得到系统的误差补偿；再根据配对应答信号解算出目标的测量位置，利用系统的误差补偿对目标的测量位置进行误差补偿，从而实现目标的精准定位。

(6)本发明对目标进行三维定位分布式，且设置有5个接收站，当有1个接收站出现故障时，也能实现目标的三维定位，提高了系统的稳定性。

附图说明

图1为本发明的应答信号的配对方法的方法流程图。

图2为本发明的标校信号的配对方法的方法流程图。

图3为传统的配对方法对于应答信号利用chan算法定位的结果图。

图4为本发明的配对方法对于应答信号利用chan算法定位的结果图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明中，所述分布式多点定位监视系统包括：发送站、n个接收站、标校站；且发送站、n个接收站、标校站的位置均为已知；本实施例中，n＝5；

所述分布式多点定位监视系统用于对目标进行定位，定位方式为：

发送站发出询问信号；目标上的应答机接收到该询问信号后，发出应答信号；标校站接收到该询问信号后，也发出标校信号；每个接收站均能接收到该应答信号和标校信号；

系统对各个接收站针对某时刻的询问信号所对应接收的标校信号进行配对，配对出同一标校站针对该时刻的询问信号所发出的标校信号；系统根据各个接收站的位置和配对标校信号，计算得到标校站的测量位置，并对标校站的实际位置和测量位置进行比较分析，得到系统的误差补偿；

系统对各个接收站针对某时刻所对应接收的应答信号进行配对，配对出同一目标针对该时刻的询问信号所发出的应答信号；系统根据各个接收站的位置和配对应答信号，计算得到目标的测量位置，并根据所得到的系统的误差补偿，对该目标的测量位置进行误差补偿，得到补偿后的目标的测量位置，从而实现对目标的精准定位。

本发明的一种用于分布式多点定位监视系统的配对方法，既用于对各个接收站针对某时刻所对应接收的应答信号进行配对，配对出同一目标针对该时刻的询问信号的配对应答信号；还用于对各个接收站针对某时刻的询问信号所对应接收的标校信号进行配对，配对出同一标校站针对该某时刻的询问信号的配对标校信号。

由图1所示，本发明的应答信号的配对方法，包括以下具体步骤：

S11，获取经雷达前端处理后的应答信号；

所述雷达前端处理为信号处理，具体可参见现有技术；

所述应答信号的信息包括：

该应答信号的所属接收站i，i＝1,2,…,n，即该应答信号为接收站i所接收的；

该应答信号的时间戳，时间戳的格式为，年，月，日，时，分，秒，计数器；计数器是利用108M秒脉冲量化的精确的时间计数器；

该应答信号的幅度值，幅度值的单位为db；

该应答信号的码值类型，码值类型与询问方式相对应，包括A码、S码、AC码；

该应答信号的消息码值，消息码值是根据相对应的码值类型获取的解码信息，包括目标的高度、目标的身份信息。

S12，对所述应答信号进行数据质量控制处理，得到数据质量控制处理后的应答信号；

所述数据质量控制处理的方式为：

剔除所属接收站不是系统中的此n个接收站的应答信号，即剔除不是系统中的此n个接收站所接收的应答信号；

剔除幅度值超出取值范围T的应答信号，且取值范围0db＜T＜100db，即剔除幅度值大于等于100db或小于等于0db的应答信号；

剔除码值类型与其询问方式不匹配的应答信号，询问方式分为A码、S码、AC码；

剔除消息码值与目标的身份信息不匹配的应答信号。

S13，对数据质量控制处理后的应答信号进行一致性配对处理，得到同一目标针对某时刻的询问信号的配对应答信号；

所述一致性配对处理，包括以下具体步骤：

S131，根据应答信号的所属接收站的编号i，对各个接收站的应答信号进行分站存储；

由于二次反射的存在，针对同一个询问信号，一个接收站会接收到多个对应的应答信号；因此，针对同一个询问信号，在同一接收站所对应接收的多个应答信号中，保留所对应接收的第一个应答信号，以及保留所对应接收的幅度值最大的应答信号，若所对应接收的第一个应答信号与幅度值最大的应答信号为同一个应答信号，则仅保留该同一个应答信号；除所保留的一个或两个应答信号外，其余应答信号均剔除；

依次类推，针对该同一个询问信号，对各个接收站所对应接收的应答信号均进行保留和剔除的处理，经处理后，各个接收站均保留一个或两个应答信号；

S132，对各个接收站所保留的应答信号在时间框架窗口T内进行选取，选取出待配对应答信号；

所述时间框架窗口T＝max(Δs_i,j/c)；

其中，Δs_i,j为接收站i与接收站j之间的距离，i,j＝1,2,…,n；c为光速；

针对同一个询问信号，接收站i所对应接收的第一个应答信号的时间戳为T_i ^应答，i＝1,2,…,n；

判断|T_i ^应答-T₁ ^应答|＜T，i＝1,2,…,n；T₁ ^应答即为接收站1所对应接收的第一个应答信号的时间戳；

若判断条件满足，即均小于所述时间框架窗口T，则针对该询问信号，各个接收站所保留的应答信号即为该接收站的待配对应答信号；否则，针对该询问信号，各个接收站所保留的应答信号不参与后续的目标的位置解算，并剔除各个接收站针对该询问信号所保留的应答信号，即针对该询问信号，没有待配对应答信号；

进入下一步骤。

S133，针对t时刻的询问信号，某个接收站i的某个待配对应答信号的幅度值为

且针对t时刻的前四个时刻的询问信号，该接收站i的配对应答信号的幅度值分别为

计算

判断

是否大于该接收站i的关于应答信号的幅度值一致性配对处理的阈值

若

则该接收站i针对该t时刻的询问信号的该待配对应答信号不参与后续的目标的位置解算；若

则该接收站针i对该t时刻的询问信号的该待配对应答信号参与后续的目标的位置解算；

经上述判断后，针对该t时刻的询问信号，

若该接收站i的参与目标的位置解算的待配对应答信号为两个时，即该接收站针对该t时刻的询问信号所对应接收的第一个应答信号和幅度值最大的应答信号，则选取二者中

较小的应答信号参与后续的目标的位置解算，且二者中

较小的该应答信号即为配对应答信号；

若该接收站i参与目标的位置解算的待配对应答信号为一个时，则选取该一个待配对应答信号参与后续的目标的位置解算，且该一个待配对应答信号即为配对应答信号；

依次类推，针对该同一个询问信号即t时刻的询问信号，对各个接收站的待配对应答信号均进行幅度值一致性配对处理，选取出各个接收站的配对应答信号，所选取出的各个接收站的配对应答信号即为同一目标针对t时刻的询问信号的配对应答信号。

由图2所示，本发明的标校信号的配对方法，包括以下具体步骤：

S21，获取经雷达前端处理后的标校信号；

所述标校信号的信息包括：

该标校信号的所属接收站i，i＝1,2,…,n，即该标校信号为接收站i所接收的；

该标校信号的时间戳，时间戳的格式为，年，月，日，时，分，秒，计数器；计数器是利用108M秒脉冲量化的精确的时间计数器；

该标校信号的幅度值，幅度值的单位为db；

该标校信号的码值类型，码值类型与询问方式相对应，包括A码、S码、AC码；

该标校信号的消息码值，消息码值是根据相对应的码值类型获取的解码信息，包括标校站的高度、标校站的身份信息。

S22，对所述标校信号进行数据质量控制处理，得到数据质量控制处理后的标校信号；

所述数据质量控制处理的方式为：

剔除所属接收站不是系统中的此n个接收站的标校信号，即剔除不是系统中的此n个接收站所接收的标校信号；

剔除幅度值超出取值范围T₂的标校信号，且取值范围0db＜T₂＜100db，即剔除幅度值大于等于100db或小于等于0db的标校信号；

剔除码值类型与其询问方式不匹配的标校信号，询问方式分为A码、S码、AC码；

剔除消息码值不为同一个标校站的标校信号，即剔除消息码值中的标校站的身份信息不一致的标校信号。

S23，对数据质量控制处理后的标校信号进行一致性配对处理，配对出同一标校站针对某时刻的询问信号的配对标校信号；

所述一致性配对处理，包括以下具体步骤：

S231，根据标校信号的所属接收站的编号i，对各个接收站的标校信号进行分站存储；

由于二次反射的存在，针对同一个询问信号，一个接收站会接收到多个对应的标校信号；因此，针对同一个询问信号，在同一接收站所对应接收的多个标校信号中，保留所对应接收的第一个标校信号，以及保留所对应接收的幅度值最大的标校信号，若所对应接收的第一个标校信号与幅度值最大的标校信号为同一个标校信号，则仅保留该同一个标校信号；除所保留的一个或两个标校信号外，其余标校信号均剔除；

依次类推，针对该同一个询问信号，对各个接收站所对应接收的标校信号均进行保留和剔除的处理，经处理后，各个接收站均保留一个或两个标校信号；

S232，对各个接收站所保留的标校信号在时间框架窗口T内进行选取，选取出待配对标校信号；

所述时间框架窗口T＝max(Δs_i,j/c)；

其中，Δs_i,j为接收站i与接收站j之间的距离，i,j＝1,2,…,n；c＝3×10⁸m/s；

针对该同一个询问信号，接收站i所对应接收的第一个标校信号的时间戳为T_i ^标校，i＝1,2,…,n；

判断|T_i ^标校-T₁ ^标校|＜T，i＝1,2,…,n；T₁ ^标校即为接收站1所对应接收的第一个标校信号的时间戳；

若判断条件满足，即均小于所述时间框架窗口T，则针对该询问信号，各个接收站所保留的标校信号即为该接收站的待配对标校信号；否则，针对该询问信号，各个接收站所保留的标校信号不参与后续的标校站的位置解算，剔除各个接收站针对该询问信号所保留的标校信号，即针对该询问信号，各个接收站没有待配对标校信号；

进入下一步骤。

S233，针对t时刻的询问信号，对各个接收站的待配对标校信号进行幅度值一致性配对处理，具体方式为：

针对t时刻的询问信号，某个接收站i的某个待配对标校信号的幅度值为

且针对t时刻的前四个时刻的询问信号，该接收站i的配对标校信号的幅度值分别为

计算

判断

是否大于该接收站i的关于标校信号的幅度值一致性配对处理的阈值

若

则该接收站i针对该t时刻的询问信号的该待配对标校信号不参与后续的标校站的位置解算；若

则该接收站i针对该t时刻的询问信号的该待配对标校信号参与后续的标校站的位置解算；

经上述判断后，针对该t时刻的询问信号，

若该接收站i的参与标校站的位置解算的待配对标校信号为两个时，即该接收站针对该t时刻的询问信号所对应接收的第一个标校信号和幅度值最大的标校信号，则选取二者中

较小的标校信号参与后续的标校站的位置解算，且二者中

较小的该标校信号即为配对标校信号；

若该接收站i参与标校站的位置解算的待配对标校信号为一个时，则选取该一个待配对标校信号参与后续的标校站的位置解算，且该一个待配对标校信号即为配对标校信号；

依次类推，针对该同一个询问信号即t时刻的询问信号，对各个接收站的待配对标校信号均进行幅度值一致性配对处理，选取出各个接收站的配对标校信号，所选取出的各个接收站的配对标校信号即为同一标校站针对t时刻的询问信号的配对标校信号。

步骤S133中，该接收站i的关于应答信号的幅度值一致性配对处理的阈值

为根据雷达前端处理后的应答信号的幅度值设定，具体方式为：

在M个时刻的询问信号中，统计出该接收站i针对各个时刻m的询问信号所对应接收的应答信号中的幅度值最大值

和幅度值最小值

i表示第i个接收站，m表示第m个时刻，

表示该接收站i针对第m个时刻的询问信号所对应接收的应答信号中的幅度值最大值，

表示该接收站i针对第m个时刻的询问信号所对应接收的应答信号中的幅度值最小值；

对统计出的该接收站i的幅度值最大值

和幅度值最小值

分别求平均值，得到该接收站i的幅度值最大值的平均值

和幅度值最小值的平均值

其中：

根据该接收站i的幅度值最大值的平均值和幅度值最小值的平均值

计算该接收站i的关于应答信号的幅度值一致性配对处理的阈值

计算公式为：

依次类推，计算各个接收站的关于应答信号的幅度值一致性配对处理的阈值

同样，在步骤S233中，各个接收站的关于标校信号的幅度值一致性配对处理的阈值

也根据雷达前端处理后的标校信号的幅度值设定，且具体方式与上述方式相同；

本实施例中，阈值

的取值范围为5db～10db；阈值

的取值范围也为5db～10db。

步骤133中，若某一个接收站，针对连续四个时刻的询问信号均没有选取出配对应答信号，则该接收站针对第五个时刻的询问信号的待配对应答信号进行幅度值一致性配对处理时，利用该接收站针对前四个时刻的询问信号的待配对应答信号中的幅度值最大的信号的幅度值计算

并利用所计算

进行幅度值一致性配对处理；

同样，步骤S233中，若某一个接收站，针对连续四个时刻的询问信号均没有选取出配对标校信号，也采用上述方式对第五个时刻的询问信号的待配对标校信号进行幅度值一致性配对处理。

后续的，系统根据各个接收站针对某时刻的询问信号的配对标校信号，并利用定位模型，对标校站的位置进行解算，得到标校站的测量位置；并对标校站的实际位置和测量位置进行比较分析，得到系统的误差补偿。系统根据各个接收站针对该时刻的询问信号的配对应答信号，并利用定位模型，对目标的位置进行解算，得到目标的测量位置；并根据所求得的系统的误差补偿，对该目标的测量位置进行误差补偿，得到补偿后的目标的测量位置，从而实现对目标的精准定位。位置解算具体可参见现有技术。

本实施例中，系统根据各个接收站针对某时刻的询问信号的配对应答信号对目标的位置进行解算时，由于步骤133中会对各个接收的待配对应答信号进行幅度值一致性配对处理，因此，可能存在部分的接收站针对该时刻的询问信号没有配对应答信号，而另外的接收站针对该时刻的询问信号有配对应答信号的情况。针对此情况，由于本实施例中一共有5个接收站，且本实施例是对目标的位置进行三坐标的解算，即三维定位，因此，当仅有1个接收站针对该时刻的询问信号没有配对应答信号，且另外的4个接收站针对该时刻的询问信号有配对应答信号时，则仍可根据三维定位模型对目标进行三维定位；但是，当2个或2个以上的接收站针对该时刻的询问信号没有配对应答信号时，则无法根据三维定位模型对目标进行三维定位；

同样，在步骤S234中，系统根据各个接收站针对某时刻的询问信号的配对标校信号对标校站的位置进行解算时，也出现相同的上述情况，其处理方式与上述方式相同。

本实施例设置5个接收站，有效地保证了当一个接收站出现故障时，系统仍能进行三坐标的位置解算，提高了系统的稳定性。

本发明提高了应答信号和标校信号的配对准确性，提高了应答信号合标校信号的定位精度，降低了由于错误配对导致局部收敛或者发散无法正确解算的风险，为目标和标校站的实时准确定位提供了可靠的数据基础。

图3为传统的配对方法对于应答信号利用chan算法定位的结果图；图4为本发明的配对方法对于应答信号利用chan算法定位的结果图。所述chan算法是一种基于TDOA技术、具有解析表达式解的定位算法，具体可参见现有技术。

如图3～图4所示，本实施例中，试验数据为利用分布式多点定位监视系统采集的目标应答信号，通过对采集数据进行配对处理，得到配对处理后同一目标发送的到达各接收站的到达时间信息，利用所述的到达时间信息进行该目标当前发送应答信息时刻的位置解算，把每一时刻解算的位置进行连线处理，得到该应答信号的运动轨迹。

如图3～图4所示，本发明地一种用于分布式多点定位监视系统的配对方法相较于传统的配对方法，提高了目标的位置解算的精度，使得属于同一目标的应答信号的轨迹更加平滑，降低了由于配对不准确，导致同一目标的应答信号配对结果无法满足定位精度解算需求，进而利用时差定位方法解算出现高度非线性的问题，使得定位结果不准确。

以上仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于分布式多点定位监视系统的配对方法，所述分布式多点定位监视系统包括发送站、n个接收站，其特征在于，所述分布式多点定位监视系统对各个接收站针对某时刻的询问信号所对应接收的应答信号进行配对，配对出同一目标针对该某时刻的询问信号的配对应答信号；

所述应答信号的配对方法，包括以下步骤：

S11，获取经雷达前端处理后的应答信号；

所述应答信号的信息包括：该应答信号的所属接收站的编号i，i＝1,2,…,n，即该应答信号为第i个接收站所接收的；该应答信号的时间戳；该应答信号的幅度值；该应答信号的码值类型；该应答信号的消息码值；

S12，对应答信号进行数据质量控制处理，得到数据质量控制处理后的应答信号；

S13，对数据质量控制处理后的应答信号进行一致性配对处理，得到同一目标针对某时刻的询问信号的配对应答信号；

步骤S13中，所述一致性配对处理的具体方式，包括以下具体步骤：

S131，针对同一个询问信号，在同一接收站所对应接收的多个应答信号中，保留所对应接收的第一个应答信号，以及保留所对应接收的幅度值最大的应答信号，若所对应接收的第一个应答信号与幅度值最大的应答信号为同一个应答信号，则仅保留该同一个应答信号；除所保留的一个或两个应答信号外，其余应答信号均剔除；

依次类推，针对该同一个询问信号，对各个接收站所对应接收的多个应答信号均进行保留和剔除的处理，经处理后，各个接收站均保留一个或两个应答信号；

S132，对各个接收站所保留的应答信号在时间框架窗口T内进行选取，选取出待配对应答信号；

所述时间框架窗口T＝max(Δs_i,j/c)；

其中，Δs_i,j为接收站i与接收站j之间的距离，i,j＝1,2,…,n；c为光速；

针对同一个询问信号，各个接收站所保留的对应接收的第一个应答信号的时间戳为T_i ^应答，i＝1,2,…,n；

判断|T_i ^应答-T₁ ^应答|＜T，i＝1,2,…,n；T₁ ^应答即为接收站1所对应接收的第一个应答信号的时间戳；

若判断条件满足，即均小于所述时间框架窗口T，则针对该同一询问信号，各个接收站所保留的应答信号即为该接收站的待配对应答信号；否则，针对该询问信号，各个接收站所保留的应答信号不参与后续的目标的位置解算，并剔除各个接收站针对该询问信号所保留的应答信号，即针对该询问信号，没有待配对应答信号；

S133，针对t时刻的询问信号，对各个接收站的待配对应答信号进行幅度值一致性配对处理，具体方式为：

针对t时刻的询问信号，某个接收站i的某个待配对应答信号的幅度值为

且针对t时刻的前四个时刻的询问信号，该接收站i的配对应答信号的幅度值分别为

计算

判断

是否大于该接收站i的关于应答信号的幅度值一致性配对处理的阈值

若

则该接收站i针对该t时刻的询问信号的该待配对应答信号不参与后续的目标的位置解算；若

则该接收站针i对该t时刻的询问信号的该待配对应答信号参与后续的目标的位置解算；

经上述判断后，针对该t时刻的询问信号，

若该接收站i的参与目标的位置解算的待配对应答信号为两个时，即该接收站针对该t时刻的询问信号所对应接收的第一个应答信号和幅度值最大的应答信号，则选取二者中

较小的应答信号参与后续的目标的位置解算，且二者中

较小的该应答信号即为配对应答信号；

若该接收站i参与目标的位置解算的待配对应答信号为一个时，则选取该一个待配对应答信号参与后续的目标的位置解算，且该一个待配对应答信号即为配对应答信号；

依次类推，针对该同一个询问信号即t时刻的询问信号，对各个接收站的待配对应答信号均进行幅度值一致性配对处理，选取出各个接收站的配对应答信号，所选取出的各个接收站的配对应答信号即为同一目标针对t时刻的询问信号的配对应答信号。

2.根据权利要求1所述的一种用于分布式多点定位监视系统的配对方法，其特征在于，步骤S12中，应答信号的数据质量控制处理的具体方式，如下所示：

剔除所属接收站不是系统中的此n个接收站的应答信号，即剔除不是系统中的此n个接收站所接收的应答信号；

剔除幅度值超出取值范围T的应答信号，且取值范围0db＜T＜100db，即剔除幅度值大于等于100db或小于等于0db的应答信号；

剔除码值类型与询问方式不匹配的应答信号；

剔除消息码值与目标的身份信息不匹配的应答信号。

3.根据权利要求1所述的一种用于分布式多点定位监视系统的配对方法，其特征在于，步骤S133中，该接收站i的关于应答信号的幅度值一致性配对处理的阈值

为根据雷达前端处理后的应答信号的幅度值设定，具体方式为：

在M个时刻的询问信号中，统计出该接收站i针对各个时刻m的询问信号所对应接收的应答信号中的幅度值最大值

和幅度值最小值

i＝1,2,…,n，m＝1,2,…,M，i表示第i个接收站，m表示第m个时刻，

表示该接收站i针对第m个时刻的询问信号所对应接收的应答信号中的幅度值最大值，

表示该接收站i针对第m个时刻的询问信号所对应接收的应答信号中的幅度值最小值；

对统计出的该接收站i的幅度值最大值

和幅度值最小值

分别求平均值，得到该接收站i的幅度值最大值的平均值

和幅度值最小值的平均值

其中：

根据该接收站i的幅度值最大值的平均值

和幅度值最小值的平均值

计算该接收站i的关于应答信号的幅度值一致性配对处理的阈值

计算公式为：

依次类推，计算各个接收站的关于应答信号的幅度值一致性配对处理的阈值

4.根据权利要求1所述的一种用于分布式多点定位监视系统的配对方法，其特征在于，所述分布式多点定位监视系统还包括标校站，且已知该标校站的实际位置；系统还对各个接收站针对某时刻的询问信号所对应接收的标校信号进行配对，配对出同一标校站针对该某时刻的询问信号的配对标校信号；

所述标校信号的配对方法，包括以下步骤：

S21，获取经雷达前端处理后的标校信号；

所述标校信号的信号包括：该标校信号的所属接收站的编号i，i＝1,2,…,n，即该标校信号为第i个接收站所接收的；该标校信号的时间戳；该标校信号的幅度值；该标校信号的码值类型；该标校信号的消息码值；

S22，对标校信号进行数据质量控制处理，得到数据质量控制处理后的标校信号；

S23，对数据质量控制处理后的标校信号进行一致性配对处理，得到同一标校站针对某时刻的询问信号的配对标校信号。

5.根据权利要求4所述的一种用于分布式多点定位监视系统的配对方法，其特征在于，

步骤S22中的关于标校信号的数据质量控制处理的方式，与步骤S12中的关于应答信号的数据质量控制处理的方式相同；

步骤S23中的关于数据质量控制处理后的标校信号的一致性配对处理的方式，与步骤S13中的关于数据质量控制处理后的应答信号的一致性配对处理的方式相同。

6.根据权利要求4所述的一种用于分布式多点定位监视系统的配对方法，其特征在于，系统先根据同一标校站针对某时刻的询问信号的配对标校信号，并利用定位模型，对该标校站的位置进行解算，得到标校站的测量位置；再对标校站的实际位置和测量位置进行比较分析，得到系统的误差补偿。

7.根据权利要求6所述的一种用于分布式多点定位监视系统的配对方法，其特征在于，系统先根据同一目标针对某时刻的询问信号的配对应答信号，并利用定位模型，对目标的位置进行解算，得到目标的测量位置；再根据所求得的系统的误差补偿，对该目标的测量位置进行误差补偿，得到补偿后的目标的测量位置，完成对目标的定位。

8.根据权利要求7所述的一种用于分布式多点定位监视系统的配对方法，其特征在于，所述分布式多点定位监视系统包括5个或5个以上的接收站，即n≥5；所述定位模型为三维定位模型；系统对目标和标校站的位置均进行三坐标的解算，即进行三维定位。

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