基于置信橢圓的二站純方位定位模糊區(qū)方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明設及無源定位領域，特指在二站純方位背景下，采用基于置信楠圓的定位 模糊區(qū)方法對目標點進行定位。
【背景技術】
[0002] 在現(xiàn)代化戰(zhàn)爭中，爭奪電磁領域的主動權是爭奪戰(zhàn)場主動權的核屯、，對福射源進 行定位有助于提高精確打擊武器的使用性能，為最終摧毀敵方提供有力保障。因此，如何提 局對威脅目標的定位精度W及如何提局定位效率具有重要的意義。
[0003] 無源探測系統(tǒng)自身不發(fā)射電磁波，主要結合時差定位和天線方向來實現(xiàn)測角進而 得到目標地理位置，其優(yōu)點是有效范圍廣、隱蔽性好而且抗干擾能力強且節(jié)能對環(huán)境友好。 無源定位技術分為純方位定位技術和聯(lián)合定位技術。純方位定位技術主要利用測向角度參 數(shù)進行目標點定位，聯(lián)合定位技術在純方位思想的基礎上，結合多種信息進行聯(lián)合探測定 位，其定位原理基本一樣。純方位定位是無源定位技術的基礎，具有最廣泛深入的研究。二 站純方位定位作為一種最基本的多站純方位定位方式，在目標領域是研究的熱點和重點。
[0004] 作為最重要的一種純方位定位方法，二站測向交叉定位受到國內外許多學者的重 視并在工程和理論研究上取得了許多成果。但是許多學者的研究重點是解決如何排除虛假 定位點W及如何提高優(yōu)化布站效率問題，針對定位模糊區(qū)方法的研究較少而且主要集中在 定位模糊區(qū)面積研究上。針對二站純方位定位模糊區(qū)的研究主要有基于交叉定位方法的四 邊形定位模糊區(qū)方法和基于GD0P方法的圓形定位模糊區(qū)方法?；贕D0P的圓形定位模糊區(qū) 方法由于其定位面積較大，定位精度不高，所W在純方位定位領域不常采用。基于交叉定位 的四邊形定位模糊區(qū)方法參見修建娟，王國宏，何友，修建華在《系統(tǒng)工程與電子技術學報》 2005年第8卷發(fā)表的《純方位系統(tǒng)中的定位模糊區(qū)分析》?；诮徊娑ㄎ坏乃倪呅味ㄎ荒：?區(qū)方法中的四邊形定位模糊區(qū)幾何示意圖如圖1所示：由測向站化和測向站化構成二站純方 位定位系統(tǒng)，W測向站化和測向站化連線的中點0為坐標原點，W兩測向站連線所在直線為X 軸，右向為X軸正方向，W兩測向站連線垂直方向為y軸建立平面直角坐標系。R為兩測向站 之間的距離，則兩個測向站化（一R/2,0)和化(R/2,0)的位置已知，〇3(x，y)為一個需要定位 的目標福射源。考慮由于測向不準所引入的定位誤差，兩個測向站的方位測量均服從正態(tài) 分布，A θι為測向站化方位測量誤差的標準差，Δ 02為測向站化方位測量誤差的標準差，Δ θι 和Δθ2通過閱讀測向站中傳感器的使用規(guī)格說明可W得到，若兩測向站使用的傳感器相 同，則Λ θι = Δ 02。θι為測向站化對目標福射源化實施測向的均方位角；02為測向站化對目標 〇3福射源實施測向的均方位角(其中0^2為02的補角）。
[000引取測向站化測向誤差為±k Δ θι，測向站化測向誤差為±k Δ目2，k為測向誤差系數(shù)。 則Wtan(0i+kA0i)為斜率，過化形成的直線h為化的一條測向邊界線；Wtan(0廣kA0i)為 斜率，過化點形成的直線b為化的另一條測向邊界線。Wtan(02+kA02)為斜率，過化點形成 的直線13為化的一條測向邊界線；W化η(目2-kA02)為斜率，過化點形成的直線U為化的另一 條測向邊界線山與l3、l4形成的交點分別為點B和點A;b與l3、l4形成的交點分別為點C和點 D。由ABCD形成的四邊形區(qū)域ABCD稱為定位模糊區(qū)ABCD(圖2所示陰影區(qū)）。為了方便描述，用 Lab表示1i，Lcd表示12，Lbc表示！3，Lad表示!4。當目標福射源位于X軸上時不能確定目標的位 置。但在實際工程應用中，目標福射源一般都處于不斷運動的狀態(tài)，其運動方向會隨時間不 斷改變，目標福射源位于X軸上的情況只會存在于某個時刻，因此從時間角度來說，運種情 況并不會對定位產生影響。另一方面，實際工程應用中多采用多站定位，當目標福射源位于 某兩個測向站連線上時，可W調用其它測向站進行定位，因此從空間角度來說，運種問題也 可W得到解決。綜上，目標福射源位于測向站連線上運種情況并不會對基于交叉定位的四 邊形定位模糊區(qū)方法在應用上造成影響。
[0006] 但是，基于交叉定位的四邊形定位模糊區(qū)方法只能反映模糊區(qū)的面積大小，不能 反映模糊區(qū)誤差分布等其它特征；由于存在定位誤差，在四邊形定位模糊區(qū)W外的目標福 射源容易被遺漏丟失導致該方法定位置信水平不高；由于四邊形定位模糊區(qū)表示參數(shù)較為 復雜，導致其不易于在工程實踐中應用。
[0007] 如何提高定位模糊區(qū)的置信水平和定位精度是本領域技術人員正在努力解決的 重要技術問題。

【發(fā)明內容】

[0008] 本發(fā)明要解決的技術問題在于:針對目前現(xiàn)有基于交叉定位的四邊形定位模糊區(qū) 方法定位精度不高，定位置信度較低，無法體現(xiàn)定位誤差分布特性等問題，在二站定位背景 下，提出一種新的定位方法一一基于置信楠圓的二站純方位定位模糊區(qū)方法，有效提高定 位模糊區(qū)的定位精度和定位置信度。
[0009] 本發(fā)明包括W下兩個步驟：
[0010] 第一步、建立基于置信楠圓定位模糊區(qū)模型，方法是：
[0011] 1.1對于由測向站化和測向站化構成的二站純方位定位系統(tǒng)，如圖4所示，測向站化 和測向站化的測角標準差A θι和Δ目2為已知量，通過測量獲取測向站化和測向站化對目標定 位點的測量參數(shù)，即測角目1和目擬及測向站化和測向站化之間的距離R;
[001 ^ 1.2建立四邊形定位模糊區(qū)ABCD的測向邊界線Lab、Lcd、Lbc、Lad方程：
(1)
[0013]
[0014] 其中0/勸θ2的補角，k為測向誤差系數(shù)。
[0015] 1.3建立四邊形定位模糊區(qū)ABCD的外接楠圓簇方程，得到基于置信楠圓的定位模 糊區(qū)模型：
[0016] 四邊形定位模糊區(qū)ABCD的外接楠圓簇方程為：
[0017] LabLcd+ALbcLad = 0 (2)
[001引將式（1)中Lab、Lcd、Lbc、Lad的直線方程帶入式(2)，得到：
[0019]
[0020] 將式(3)轉化為楠圓簇方程形式，得到基于置信楠圓的定位模糊區(qū)模型為：
[0021 ] (ab+Acd)x2+(Ad+Ac-b-a):xy+(A+l )y2+
[0022] (abR-AcdR)x+(-bR/2-aR/2-AdR/2-AcR/2)y+
[0023] (4)
[0024]
[0025] 其中：a = 1:an(目i+k Δ 目1) ,b = 1:an(目廣k Δ 目1), c = tan(目'2_k Δ 目2) ,d = 1:an(目'2+k Δ 白2)
[0026] 第二步、實驗求解，得到置信楠圓定位模糊區(qū)模型中測向誤差系數(shù)k的精確取值范 圍，確定置信楠圓定位模糊區(qū)，同時確定目標福射源化位于置信楠圓定位模糊區(qū)中的置信 度：
[0027] 2.1獲得測向誤差系數(shù)k的粗略取值范圍：
[00測 2.1.1取測向站化和測向站化之間的距離R= 10km，取兩測向站的測角標準差Δ目1 =Δθ2 = 0.5°，取測角目11 = 30°，目' 22 = 30°，測向誤差系數(shù)k依次取值為1、1.5、2、2.5、3，代入 基于置信楠圓的定位模糊區(qū)模型（即公式(4))，共進行5次實驗，采用matlab數(shù)學軟件進行 模型求解，每次實驗得到相應的置信楠圓定位模糊區(qū)，用蒙特卡羅方法(參見裴鹿成在第五 屆全國蒙特卡羅學術交流會上發(fā)表的《蒙特卡羅方法及其應用》第3頁第2段)對置信楠圓定 位模糊區(qū)進行仿真實驗，根據5次仿真實驗結果求解出該定位模糊區(qū)的置信度和面積并記 錄，得到5個置信度和5個面積。
[0029] 2.1.2設置R = 20km，按步驟2.1.1的方法再進行5次實驗，得到5個置信度和5個面 積。
[0030] 2.1.3設置R = 30km，按步驟2.1.1的方法再進行5次實驗，得到5個置信度和5個面 積。
[0031 ] 2.1.4觀察上述15個置信度，發(fā)現(xiàn)運些置信度均處于0.5~1運個范圍，且置信度隨 著k的增加而增加，當k小于1時，置信度小于0.5,當k接近3時，置信度逐漸趨近于1;觀察15 個面積，發(fā)現(xiàn)面積隨著k的增加而增加，且增加速度逐漸變大。因此得出結論：當k取值在1~ 3之間置信度可滿足0.5~1。故為了同時保證定位置信度和定位精度，k的粗略取值范圍為1 ~3。
[0032] 2.2獲得測向誤差系數(shù)k的精確取值范圍：
[0033] 2.2.1初始化變量:設置測向站化和測向站化之間的距離變量r = 10km;設置測向站 化方位測量誤差的標準差變量A目/1 = 0.1°，測向站化方位測量誤差的標準差變量Δ 0/ 2 = 0.1%設置第一測角變量911 = 30°，第二測角補角變量0/ 22 = 30%設置測向誤差系數(shù)變量k' =1。
[0034] 2.2.2將r、ΔΘ/l、ΔΘ/2、目ll、目/22、k/帶入基于置信楠圓的定位模糊區(qū)模型（即公式 (4))，采用matlab數(shù)學軟件進行模型求解，得到相應的置信楠圓定位模糊區(qū)，用蒙特卡羅方 法對該置信楠圓定位模糊區(qū)進行仿真實驗，根據仿真結果求解出該定