CN112163307A - 一种跨站信息保障的目标可信区标绘方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种跨站信息保障的目标可信区标绘方法。该方法利用传感器站点和被保障站点位置、探测范围、不同目标距离条件下的目标方位与基线的最大夹角等已知信息，快速通过标绘方法确定目标可信区范围，为多站传感器组网规划提供支撑。与现有技术相比，该方法考虑了跨站目标信息保障精度对目标方位与基线夹角的约束，解决了多站传感器组网规划中，跨站目标信息保障场景下的目标可信区确定问题。

Description

一种跨站信息保障的目标可信区标绘方法
技术领域
本发明涉及跨站目标信息保障中的目标可信区确定。
背景技术
在多站对空感知网中，依托网络化手段，每个站不仅能够使用本站传感器提供的目标信息，还能够使用其他站点传感器提供的目标信息，即通过跨站目标信息保障，有效消除单一站点传感器的探测盲区。
由于传感器探测一般采用以所在站点为中心的参考坐标系，当被保障站点使用来自其他站点传感器的目标信息时，必然涉及跨站坐标转换问题。跨站坐标转换的过程会导致目标位置误差的空间分布发生改变，同时站间的相对定位还会引入额外误差。因此，跨站坐标转换后的目标信息的精度不一定能够满足被保障站点的要求，必须要对跨站坐标转换后目标信息是否可信进行判断。
现有研究已经指出，原来满足精度要求的目标信息经过跨站坐标转换后，无法在所有方位上满足被保障站点的精度要求；只有当目标方位与基线的夹角小于一定角度时，精度才能满足被保障站点要求。在进行多站传感器组网规划时，需要确定目标处于什么区域时，跨站目标信息保障的精度能够满足被保障站点要求，即确定目标可信区的范围。但是，目前的多站传感器组网规划方法，主要按照传感器探测范围规划的覆盖，没有考虑目标可信区范围的确定问题。
发明内容
本发明针对现有技术方案存在的问题，面向跨站目标信息保障场景，提出一种简单易行的目标可信区标绘方法。
本发明面向多站对空感知网的跨站目标信息保障场景，提出一种简单易行的目标可信区标绘方法，由5个步骤构成：
步骤1：以传感器站点位置为圆心，传感器站点探测范围为半径，绘制圆形，圆心为P，圆记为“圆P”。
步骤2：以被保障站点位置为圆心，被保障站点探测范围L为半径，绘制圆形，圆心为O，圆记为“圆O”。
步骤3：以O为圆心，目标距离R1,R2,…,RN为半径，绘制一组同心圆，这组同心圆分别记为
Figure BDA0002708160990000011
步骤4：连接OP,延长OP，与圆P相交于R，与圆O交于Q。
步骤5：确定目标可信区多边形的顶点。
步骤6：标绘目标可信区域。
本发明提出的解决方案，考虑了跨站目标信息保障精度对目标方位与基线夹角的约束，解决了多站传感器组网规划中，跨站目标信息保障场景下的目标可信区确定问题，利用传感器站点和被保障站点位置、传感器站点和被保障站点探测范围、不同目标距离条件下的目标方位与基线的最大夹角等已知信息，可快速确定的目标可信区的范围，为多站传感器组网规划提供支撑。
附图说明
图1跨站目标信息保障的基本场景示意图。
图2实施例示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的解释说明。
如图1所示，传感器站点为被保障站点提供目标信息保障。当传感器站点在探测范围内发现目标后，开始向被保障站点提供目标位置信息。若以被保障站点与传感器站点的连线为基线，以被保障站点到传感器站点的方向为基线方向。在给定目标距离的条件下，为满足被保障站点对目标信息保障的精度要求，存在一个目标方位与基线的最大夹角。也就是当目标方位与基线的夹角小于该最大夹角时，跨站目标信息保障的精度才能够满足被保障站点的要求。当进行多站传感器组网规划时，需要明确来自其他站点传感器的目标信息在那些区域满足被保障站点的精度要求。因此，必须确定跨站目标信息保障的目标可信区。
已知被保障站点对目标信息精度共有M项指标要求，第i项精度要求可以表示为tri(1≤i≤M)，被保障站点对目标信息的精度要求是被保障站点自身的技术指标，为已知条件。典型的目标精度指标有：水平方位精度、垂直平方位精度、距离精度等。
目标方位与基线的最大夹角的解析表达式难以获得，但是对于给定的目标距离条件，可以通过仿真的方式确定该距离条件下目标方位与基线的最大夹角。假设已通过仿真已获得N个目标距离条件下目标方位与基线的最大夹角，并用矩阵[αi,j]M×N表示。矩阵元素αi,j表示目标距离为Rj时，为满足精度指标tri的要求，目标方位与基线的最大夹角。其中，Rj(1≤j≤N)为目标距离，R1到RN按从大到小排列。
已知目标距离条件R1,R2,…,RN，被保障站点对目标信息的精度要求tr1,tr2,…,trM，以及相应的目标方位与基线最大夹角构成的矩阵[αi,j]M×N，在给定被保障站点位置、传感器站点位置、传感器站点探测范围、被保障站点探测范围L的条件下，跨站目标信息保障的目标可信区的标绘步骤如下：
步骤1：以传感器站点位置为圆心，传感器站点探测范围为半径，绘制圆形，圆心为P，圆记为“圆P”。
步骤2：以被保障站点位置为圆心，被保障站点探测范围L为半径，绘制圆形，圆心为O，圆记为“圆O”。
步骤3：以O为圆心，目标距离R1,R2,…,RN为半径，绘制一组同心圆，这组同心圆分别记为
Figure BDA0002708160990000031
步骤4：连接OP,延长OP，与圆P相交于R，与圆O交于Q。
步骤5：确定目标可信区多边形的顶点。步骤5的详细流程描述如下：
流程1：令临时变量k＝1；临时变量h＝0
流程2：若Rk≤L，则进入流程7；否则进入流程3；
流程3：判断
Figure BDA0002708160990000032
与圆P有无交点，若无交点或
Figure BDA0002708160990000033
与圆P相切，则进入流程5；若
Figure BDA0002708160990000036
与圆P两个交点，则进入流程3.1；
流程3.1：令h＝h+1；
流程3.2：
Figure BDA0002708160990000034
与圆P两个交点，OP左侧交点记为Ah，OP右侧交点记为Bh；
流程4：若∠AhOBh＜2min(α1,k,α2,k,…,αM,k)，则进入流程5；否则，进入流程4.1；
流程4.1：删除Ah和Bh
流程4.2：令α＝min(α1,k,α2,k,…,αM,k)，
流程4.3：若α＝0，则进入流程5；否则进入流程4.3.1；
流程4.3.1：以OP为夹角的一边,分别向OP两侧作大小为α夹角，夹角的另一边与
Figure BDA0002708160990000035
分别交于两个交点，OP左侧交点记为Ah，OP右侧交点记为Bh；
流程5：令k＝k+1；
流程6：若k＜N，则进入流程2；若k＝N，则进入流程7。
流程7：结束步骤5。
顶点R,A1,A2,…,Ah,Q,Bh,Bh-1,…,B1,R即目标可信区多边形的顶点。
步骤6：标绘目标可信区。
若h＝0，则目标可信区不存在；若h≠0，按照R,A1,A2,…,Ah,Q,Bh,Bh-1,…,B1,R的顺序依次连接各顶点，得到一个多边形，即为目标可信区。
实施例：
已知条件如下：
1)被保障站点和传感器站点相距20km；
2)被保障站点对目标信息的精度要求为：目标水平方位误差小于0.4度，即M＝1，Tr1＝目标水平方位跟踪精度优于0.4度；
3)N＝17，目标距离条件R1,R2,…,R17分别为45km，37.5km，35km，…，5km；
4)被保障站点探测范围L为25km；传感器站点探测范围25km；
5)为满足tr1，不同距离条件下目标方位与基线最大夹角αij如下(单位：度)：
α<sub>1，1</sub>＝71.1 α<sub>1，2</sub>＝68.8 α<sub>1，3</sub>＝65.8 α<sub>1，4</sub>＝61.1 α<sub>1，5</sub>＝55 α<sub>1，6</sub>＝46.3 α<sub>1，7</sub>＝33.8 α<sub>1，8</sub>＝17.5 α<sub>1，9</sub>＝0
α<sub>1，10</sub>＝0 α<sub>1，11</sub>＝0 α<sub>1，12</sub>＝0 α<sub>1，13</sub>＝0 α<sub>1，14</sub>＝0 α<sub>1，15</sub>＝0 α<sub>1，16</sub>＝0 α<sub>1，17</sub>＝0
在上述已知条件下，根据本发明步骤1～步骤6，标绘目标可信区的过程如图2所示。图中，A'5A'6A'7B'5B'6B'7为步骤5中删除的点，图2中灰色多边形即为标绘所得的目标可信区，h＝7。

Claims (2)

1.一种跨站信息保障的目标可信区标绘方法，其特征在于：
步骤1：以传感器站点位置为圆心，传感器站点探测范围为半径，绘制圆形，圆心为P，圆记为“圆P”；
步骤2：以被保障站点位置为圆心，被保障站点探测范围L为半径，绘制圆形，圆心为O，圆记为“圆O”；
步骤3：以O为圆心，目标距离R1,R2,…,RN为半径，绘制一组同心圆，这组同心圆分别记为
Figure FDA0002708160980000011
步骤4：连接OP，延长OP，与圆P相交于R，与圆O交于Q；
步骤5：确定目标可信区多边形的顶点；
步骤6：标绘目标可信区域。
2.根据权利要求1所述的一种跨站信息保障的目标可信区标绘方法，其特征在于：步骤5中采用包含以下流程的方法确定目标可信区多边形的顶点：
流程1：令临时变量k＝1；临时变量h＝0；
流程2：若Rk≤L，则进入流程7；否则进入流程3；
流程3：判断圆
Figure FDA0002708160980000012
与圆P有无交点，若无交点或圆
Figure FDA0002708160980000013
与圆P相切，则进入流程5；若圆
Figure FDA0002708160980000014
与圆P两个交点，则进入流程3.1；
流程3.1：令h＝h+1；
流程3.2：圆
Figure FDA0002708160980000015
与圆P两个交点，OP左侧交点记为Ah，OP右侧交点记为Bh；
流程4：若∠AhOBh＜2min(α1,k,α2,k,…,αM,k)，则进入流程5；否则，进入流程4.1；
流程4.1：删除Ah和Bh；
流程4.2：令α＝min(α1,k,α2,k,…,αM,k)；
流程4.3：若α＝0，则进入流程5；否则进入流程4.3.1；
流程4.3.1：以OP为夹角的一边,分别向OP两侧作大小为α夹角，夹角的另一边与圆
Figure FDA0002708160980000016
分别交于两个交点，OP左侧交点记为Ah，OP右侧交点记为Bh；
流程5：令k＝k+1；
流程6：若k＜N，则进入流程2；若k＝N，则进入流程7；
流程7：结束步骤5；
其中,αi,j表示目标距离为Rj时，为满足目标信息保障精度指标tri的要求，目标方位与基线的们最大夹角；tri为对目标的第i项精度指标要求，1≤i≤M，M为目标精度要求的项数。
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