一种基于直线距离差的短波天波传播时差定位方法转让专利
申请号 : CN202110080497.2
文献号 : CN113030858B
文献日 : 2022-04-29
发明人 : 周晨 , 李琛 , 吕明杰 , 赵正予
申请人 : 武汉大学
摘要 :
权利要求 :
1.一种基于直线距离差的短波天波传播时差定位方法,其特征在于:步骤1:利用电离层射线追踪的方法计算模拟辐射源发射的短波信号的传播路径,根据接收基站和模拟辐射源的初始坐标计算辐射源到达接收基站的直线距离,计算模拟辐射源发射出的短波到达各个接收站的群路径与模拟辐射源离各个接收站之间的直线距离的转换系数,计算模拟辐射源发射出的短波到达接收站的群路径与模拟辐射源离接收站之间的直线距离的转换系数;
步骤2:接收目标辐射源的短波信号,通过各个接收站接收的信号与第一个接收站接收的信号之间的广义互相关计算出目标辐射源到各接收站的时差数据ti,1,其中i∈[2,n],n表示接收站的数量;
步骤3:根据模拟辐射源发射出的短波到达接收站的群路径与模拟辐射源离接收站之间的直线距离的转换系数,进一步计算误差矢量,基于误差矢量根据高斯‑马尔科夫定理得到误差的协方差矩阵,根据加权最小二乘法的原理将误差矢量公式转换为正规方程模型得到辐射源位置的近似解,利用辐射源位置的近似解,计算信号从辐射源到达接收站的距离,通过辐射源位置第一次估计值,根据等效替换的原理,计算辐射源位置第一次估计值的三个分量,根据前述辐射源位置第一次估计值,构建第二次迭代计算矩阵,通过误差矩阵,根据矩阵基本计算原理,辐射源位置进行第二次估计时的误差矢量,通过辐射源位置第一次估计值,构建对角矩阵,步骤3所述通过协方差矩阵,利用最小二乘计算公式,计算辐射源相对于第一个接收基站的坐标平方值估计值,通过辐射源相对于第一个接收基站的坐标平方值估计值,根据矩阵基本计算公式,计算辐射源的坐标;
步骤1所述利用电离层射线追踪的方法计算模拟辐射源发射的短波信号的传播路径为:
其中,Pi表示信号从辐射源到达第i个接收站的群路径;u表示电离层对信号的折射指数,且 f为电波频率;fn为电离层的等离子体频率;rli为发射的信号从辐射源到达第i个接收站过程中的实际反射高度;r表示射线从地心算起的高度;r0为地球半径;β0i为到达第i个接收站的电波射线仰角;i∈[1,n],n表示接收站的数量;
步骤1所述根据接收基站和模拟辐射源的初始坐标计算辐射源到达接收基站的直线距离为:
其中,Di表示信号从辐射源到达第i个接收站之间的距离;i∈[1,n],n表示接收站的数量;xi表示第i个接收站的横坐标;yi表示第i个接收站的纵坐标;x表示辐射源横坐标为待求解的变量;y表示辐射源纵坐标为待求解的变量;
步骤1所述计算模拟辐射源发射出的短波到达各个接收站的群路径与模拟辐射源离各个接收站之间的直线距离的转换系数:其中,i∈[1,n],n表示接收站的数量;Pi表示信号从辐射源到达第i个接收站的群路径;
Di表示信号从辐射源到达第i个接收站之间的距离;
步骤1所述计算模拟辐射源发射出的短波到达接收站的群路径与模拟辐射源离接收站之间的直线距离的转换系数为:其中,k表示平均PD转换系数;ki表示信号从辐射源到达第i个接收站的PD转换系数;i∈[1,n],n表示接收站的数量;
步骤3所述根据模拟辐射源发射出的短波到达接收站的群路径与模拟辐射源离接收站之间的直线距离的转换系数进一步计算误差矢量为:其中,ri,1为辐射源到第i个接收站与辐射源到第一个接收站的信号经过的路径差;k表示辐射源到各个接收站之间的等效直线距离的转换系数;Ki为第i个接收站到达坐标原点的距离平方值,且 xi表示第i个接收站横坐标,yi表示第i个接收站纵坐标;i∈[1,n],n表示接收站的数量;
0
e=h‑Gz,
其中,e为误差矢量,G为坐标差与距离差矩阵;h为PD转换矩阵;Ki为第i个接收站到坐标原点的距离平方值,且 xi,1为第i个接收站与第一个接收站的水平距离差;yi,1为第i个接收站与第一个接收站的垂直距离差;ri,1为辐射源到第i个接收站与辐射源到第0
一个接收站的信号经过的路径差;z为在无噪声情况下辐射源的位置估计值;
步骤3所述基于误差矢量根据高斯‑马尔科夫定理得到误差的协方差矩阵为:T 2
ψ=E(ee)=cBQB
T
其中,ψ为误差的协方差矩阵;E()为求期望的符号;e 为误差矢量的转置;
diag{}为对角矩阵符号;且 为在无噪声情况下信号从辐射源到第二个接收站经过的距离; 为在无噪声情况下信号从辐射源到第三个接收站经过的距离;
为在无噪声情况下信号从辐射源到第n个接收站经过的距离;Q为服从高斯分布的噪声矢量协方差矩阵;
步骤3所述根据加权最小二乘法的原理将误差矢量公式转换为正规方程模型得到辐射源位置的近似解为:
T T
GψGz=Gψh
T ‑1 ‑1 T ‑1
z≈(GQ G) GQ h其中,z为辐射源位置的近似解; Q为高斯误差协方差矩阵,且:xi,1为第i个接收站与第一个接收站的水平距离差;yi,1为第i个接收站与第一个接收站的垂直距离差;ri,1为辐射源到第i个接收站与辐射源到第一个接收站的信号经过的路径差;k表示辐射源到各个接收站之间的等效直线距离的转换系数;
xi表示第i个接收站横坐标,yi表示第i个接收站纵坐标;i∈[1,n],n表示接收站的数量;
步骤3所述利用辐射源位置的近似解,计算信号从辐射源到达接收站的距离为:
2 2
ri=k((x‑xi) +(y‑yi))其中,ri表示信号从辐射源到达第i个接收站的距离;k表示平均PD转换系数;
根据ri的计算结果重新估计得到距离对角矩阵B=diag{r1,r2,…,rn},diag{}表示对角矩阵符号;将重新估算的距离对角矩阵B代入到误差的协方差矩阵ψ,得到:2
ψ=cBQB
其中,ψ表示误差的协方差矩阵;c表示信号传播速度;Q表示高斯误差协方差矩阵;
根据ψ的计算结果得到辐射源位置的第一次估计值:T ‑1 ‑1 T ‑1
z=(Gψ G) Gψ h其中,G为坐标差与距离差矩阵;h为PD转换矩阵;z表示辐射源位置第一次估计值,且x为辐射源的横坐标估计值;y为辐射源的纵坐标估计值;r1表示信号从辐射源到达第一个接收站的距离估计值;k表示平均PD转换系数;
步骤3所述通过辐射源位置第一次估计值,根据等效替换的原理,计算辐射源位置第一次估计值的三个分量为:
z1=x
z2=y
z3=r1/k
0 0 0
考虑到上述z的估计结果有误差,则z1=x+e1,z2=y+e2,z3=r1/k+e3;
0
其中,x为无噪声情况下辐射源的横坐标值;e1为无噪声情况下辐射源位置第一次估计值的第一分量;e2为无噪声情况下辐射源位置第一次估计值的第二分量;e3为无噪声情况下
0 0
辐射源位置第一次估计值的第三分量;y 为无噪声条件下辐射源的纵坐标;r1 为无噪声情况下信号从辐射源到第一个接收站的距离;
步骤3所述根据前述辐射源位置第一次估计值,构建第二次迭代计算矩阵为:其中,z1=x,表示辐射源横坐标第一次估计值;z2=y表示辐射源纵坐标第一次估计值;
z3=r1/k为信号从辐射源到达第一个接收站的距离第一次估计值;k表示平均PD转换系数;
通过第一个接收站坐标值,计算位置矩阵进一步计算得到:
‑1
其中(*) 表示矩阵求逆;
根据上述计算结果,构造从z'到h'的过渡矩阵为 则可以得到:h'=G'z'
考虑误差矩阵为 则可以得到:其中,x1为第一个接收站的横坐标;y1为第一个接收站的纵坐标;G'为辐射源到第一个0
接收站坐标平方值矩阵z'到计算矩阵h'的过渡矩阵;z'为无噪声条件下的辐射源相对第一个接收站坐标平方值估计值;
步骤3所述通过误差矩阵,根据矩阵基本计算原理,辐射源位置进行第二次估计时的误差矢量为:
为对辐射源位置进行第二次估计时的误差矢量 的第一分量; 为对辐射源位置进行第二次估计时的误差矢量 的第二分量; 为对辐射源位置进行第二次估计时的误差矢
0 0
量 的第三分量;x 表示无噪声条件下辐射源横坐标第二次估计值;y表示无噪声条件下辐0
射源纵坐标第二次估计值;r1表示无噪声条件下信号从辐射源到达第一个接收站距离的第二次估计值;k表示平均PD转换系数;
步骤3所述通过辐射源位置第一次估计值,构建对角矩阵为:利用矩阵基本计算原理,计算得到误差矩阵 的协方差矩阵ψ'为ψ'=4B'cov(z)B';
其中,cov(z)为对x,y和r1第一次估计值的协方差矩阵;
0 0
其中,x表示无噪声条件下辐射源横坐标第二次估计值;y 表示无噪声条件下辐射源纵0
坐标第二次估计值;r1表示无噪声条件下信号从辐射源到达第一个接收站距离的第二次估计值;k表示平均PD转换系数;
步骤3所述通过协方差矩阵,利用最小二乘计算公式,计算辐射源相对于第一个接收基站的坐标平方值估计值为:
T ‑1 T ‑1 T ‑1z'=[G'(ψ) G'] G'ψ h'步骤3所述通过辐射源相对于第一个接收基站的坐标平方值估计值,根据矩阵基本计算公式,计算辐射源的坐标为:其中,x为辐射源的横坐标值;y为辐射源的纵坐标值;x1为第一个接收站的横坐标;y1为第一个接收站的纵坐标。
说明书 :
一种基于直线距离差的短波天波传播时差定位方法
技术领域
背景技术
是接收探测空域中辐射源的电磁信号进行定位,因而在隐蔽自身的同时也能发现和跟踪敌
人,因此无源定位一经提出,就广泛受到社会各界的关注。
目前国内外对无源定位的算法已经比较成熟,但是这些定位方法局限于视距传播条件。短
波定位的工作频率大致为3‑30M,信号通过电离层进行反射传播,突破了视距传播的局限,
能够实现远程定位。
机时变性的,在实际环境中完全准确的电离层先验信息是难以获取的,而电离层先验信息
是短波信号进行时差定位精度的主要影响因素。直接将现有的算法应用于短波天波传播条
件下的辐射源定位会差生较大的误差,导致定位结果无法使用。因此,如何实现短波天波传
播条件下的目标无源定位是亟待解决的技术问题。
发明内容
射源发射出的短波到达各个接收站的群路径与模拟辐射源离各个接收站之间的直线距离
的转换系数,计算模拟辐射源发射出的短波到达接收站的群路径与模拟辐射源离接收站之
间的直线距离的转换系数;
n],n表示接收站的数量;
理得到误差的协方差矩阵,根据加权最小二乘法的原理将误差矢量公式转换为正规方程模
型得到辐射源位置的近似解,利用辐射源位置的近似解,计算信号从辐射源到达接收站的
距离,通过辐射源位置第一次估计值,根据等效替换的原理,计算辐射源位置第一次估计值
的三个分量,根据前述辐射源位置第一次估计值,构建第二次迭代计算矩阵,通过误差矩
阵,根据矩阵基本计算原理,辐射源位置进行第二次估计时的误差矢量,通过辐射源位置第
一次估计值,构建对角矩阵,步骤3所述通过协方差矩阵,利用最小二乘计算公式,计算辐射
源相对于第一个接收基站的坐标平方值估计值,通过辐射源相对于第一个接收基站的坐标
平方值估计值,根据矩阵基本计算公式,计算辐射源的坐标;
源到达第i个接收站过程中的实际反射高度;r表示射线从地心算起的高度;r0为地球半径;
β0i为到达第i个接收站的电波射线仰角;i∈[1,n],n表示接收站的数量;
待求解的变量;y表示辐射源纵坐标为待求解的变量;
标原点的距离平方值,且 xi表示第i个接收站横坐标,yi表示第i个接收站纵坐
标;i∈[1,n],n表示接收站的数量。
差;yi,1为第i个接收站与第一个接收站的垂直距离差;ri,1为辐射源到第i个接收站与辐射
0
源到第一个接收站的信号经过的路径差;z为在无噪声情况下辐射源的位置估计值;
二个接收站经过的距离; 为在无噪声情况下信号从辐射源到第三个接收站经过的距离;
为在无噪声情况下信号从辐射源到第n个接收站经过的距离;Q为服从高斯分布的噪声矢
量协方差矩阵;
接收站与第一个接收站的垂直距离差;ri,1为辐射源到第i个接收站与辐射源到第一个接收
站的信号经过的路径差;k表示辐射源到各个接收站之间的等效直线距离的转换系数;
xi表示第i个接收站横坐标,yi表示第i个接收站纵坐标;i∈[1,n],n表示接收
站的数量。
源到达第一个接收站的距离估计值;k表示平均PD转换系数;
0 0
况下辐射源位置第一次估计值的第三分量;y为无噪声条件下辐射源的纵坐标;r1为无噪
声情况下信号从辐射源到第一个接收站的距离;
系数;
一个接收站坐标平方值矩阵z′到计算矩阵h′的过渡矩阵;z′为无噪声条件下的辐射源相
对第一个接收站坐标平方值估计值;
0 0
差矢量 的第三分量;x表示无噪声条件下辐射源横坐标第二次估计值;y表示无噪声条件
下辐射源纵坐标第二次估计值; 表示无噪声条件下信号从辐射源到达第一个接收站距离
的第二次估计值;k表示平均PD转换系数;
次估计值;k表示平均PD转换系数;
际时差值进行转换,然后再利用传统直达波模型对目标辐射源进行定位。通过仿真发现,其
定位精度比较高。
附图说明
具体实施方式
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作出
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。
地面距离存在较大差异,因此,基于视距传播原理条件下所得到的时差数据并不能直接作
为辐射源到达接收站的直线距离差,传统时差定位方法不再适用。也就是说在Chan算法解
方程组的过程中的辐射源到第一个接收站的距离ri,1并不能直接通过测量的时差值与光速
之积得到,本发明直接测量得到的值是短波通过电离层反射最终到达接收站的时差值,这
个值实际上是短波传播群路径的差值ri,1=ri‑r1。因此,基于上述分析过程,发明人提出了
以下实施例。
射源发射出的短波到达各个接收站的群路径与模拟辐射源离各个接收站之间的直线距离
的转换系数,计算模拟辐射源发射出的短波到达接收站的群路径与模拟辐射源离接收站之
间的直线距离的转换系数;
源到达第i个接收站过程中的实际反射高度;r表示射线从地心算起的高度;r0为地球半径;
β0i为到达第i个接收站的电波射线仰角;i∈[1,n],n表示接收站的数量;
待求解的变量;y表示辐射源纵坐标为待求解的变量;
n],n表示接收站的数量;
理得到误差的协方差矩阵,根据加权最小二乘法的原理将误差矢量公式转换为正规方程模
型得到辐射源位置的近似解,利用辐射源位置的近似解,计算信号从辐射源到达接收站的
距离,通过辐射源位置第一次估计值,根据等效替换的原理,计算辐射源位置第一次估计值
的三个分量,根据前述辐射源位置第一次估计值,构建第二次迭代计算矩阵,通过误差矩
阵,根据矩阵基本计算原理,辐射源位置进行第二次估计时的误差矢量,通过辐射源位置第
一次估计值,构建对角矩阵,步骤3所述通过协方差矩阵,利用最小二乘计算公式,计算辐射
源相对于第一个接收基站的坐标平方值估计值,通过辐射源相对于第一个接收基站的坐标
平方值估计值,根据矩阵基本计算公式,计算辐射源的坐标;
标原点的距离平方值,且 xi表示第i个接收站横坐标,yi表示第i个接收站纵坐
标;i∈[1,n],n表示接收站的数量。
差;yi,1为第i个接收站与第一个接收站的垂直距离差;ri,1为辐射源到第i个接收站与辐射
0
源到第一个接收站的信号经过的路径差;z为在无噪声情况下辐射源的位置估计值;
二个接收站经过的距离; 为在无噪声情况下信号从辐射源到第三个接收站经过的距离;
为在无噪声情况下信号从辐射源到第n个接收站经过的距离;Q为服从高斯分布的噪声矢
量协方差矩阵;
接收站与第一个接收站的垂直距离差;ri,1为辐射源到第i个接收站与辐射源到第一个接收
站的信号经过的路径差;k表示辐射源到各个接收站之间的等效直线距离的转换系数;
xi表示第i个接收站横坐标,yi表示第i个接收站纵坐标;i∈[1,n],n表示接收
站的数量。
到达第一个接收站的距离估计值;k表示平均PD转换系数;
0 0
况下辐射源位置第一次估计值的第三分量;y为无噪声条件下辐射源的纵坐标;r1为无噪
声情况下信号从辐射源到第一个接收站的距离;
系数;
一个接收站坐标平方值矩阵z′到计算矩阵h′的过渡矩阵;z′为无噪声条件下的辐射源相
对第一个接收站坐标平方值估计值;
0 0
差矢量 的第三分量;x表示无噪声条件下辐射源横坐标第二次估计值;y 表示无噪声条件
下辐射源纵坐标第二次估计值;表示无噪声条件下信号从辐射源到达第一个接收站距离
的第二次估计值;k表示平均PD转换系数;
次估计值;k表示平均PD转换系数;
的方法计算出模拟辐射源发射的短波信号的传播路径长度。利用电离层射线追踪的方法计
算路径长度的过程为现有技术,本发明实施例在此不再赘述。
延值。
离层模型仿真得到模拟辐射源到达各个接收基站的PD转换系数ki,再对这些PD转换系数取
平均值k作为固定的PD转换系数。根据这个系数来对这个范围内得到的实际时差值进行转
换,然后再利用传统直达波模型对目标辐射源进行定位。
(x,y)表示辐射源的位置坐标;分别使用r1、r2、r3表示辐射源到达各个接收站之间的距离。
的坐标。
件下,电波的传播路径是途中曲线路径, 这个条件将不再成立。其相
对于直达波定位时的实际路径为: 其中,PD系数ki代表的是电波
反射传播的路径长度与,接收站到基站距离长度的比值。
射源到第一个接收站经过的距离;k1为辐射源发射出的短波到达第一个接收站的群路径与
辐射源离第一个接收站之间的直线距离的转换系数;r3为信号从辐射源到第三个接收站经
过的距离;k3为辐射源发射出的短波到达第三个接收站的群路径与辐射源离第三个接收站
之间的直线距离的转换系数;rn为信号从辐射源到第n个接收站经过的距离;kn为辐射源发
射出的短波到达第n个接收站的群路径与辐射源离第三个接收站之间的直线距离的转换系
数; 且xn为第n个接收站的横坐标;yn为第n个接收站的纵坐标。
第n个接收站与辐射源到第一个接收站的信号经过的路径差; 且xn为第n个接
收站的横坐标;yn为第n个接收站的纵坐标;
且四个接收站的位置坐标为(x1,y1)、(x2,y2)、(x3,y3)、(x4,y4),目标辐射源的位置坐标假设
为(x,y)。
水平距离差;y2,1为第二个接收站与第一个接收站的垂直距离差;y3,1为第三个接收站与第
一个接收站的水平距离差;yn,1为第n个接收站与第一个接收站的水平距离差;r2,1为辐射源
到第二个接收站与辐射源到第一个接收站的信号经过的路径差;r3,1为辐射源到第三个接
收站与辐射源到第一个接收站的信号经过的路径差;rn,1为辐射源到第n个接收站与辐射源
0
到第一个接收站的信号经过的路径差;z为在无噪声情况下辐射源的位置估计值;k为根据
ki平均得到的平均PD转换系数。
T 2
(ee)=cBQB,
源到第二个接收站经过的距离;为在无噪声情况下信号从辐射源到第三个接收站经过的
距离; 为在无噪声情况下信号从辐射源到第n个接收站经过的距离;Q为服从高斯分布的
噪声矢量协方差矩阵;c为光速;⊙为Hadamard乘积。
T ‑1 ‑1 T ‑1
协方差矩阵Q代替ψ,得到辐射源位置的近似解z≈(GQ G) GQ h;
一次估计值。
进一步的计算:
量;y为无噪声条件下辐射源的纵坐标;r1为无噪声情况下辐射源到第一个接收站的距离;
z1、z2、z3为辐射源位置第一次估计值的三个分量;k表示平均PD变换系数;
都是重新构造的,z′可以通过转换变成h′,G′就是这个转换矩阵,且 是误差矢
量;h′为第二次估计过程中的h值;x1为第一个接收站的横坐标;y1为第一个接收站的纵坐
0
标;z′为辐射源相对第一个接收站坐标值平方估计值;z′为无噪声条件下的辐射源相对第
一个接收站坐标平方值估计值;
例采用基于最小二乘法的Chan算法来对方程进行求解,求解的过程是先将方程组转换成线
性方程组,最后对线性方程组进行两次最小二乘法求解。
本发明将两组值分别代入ri,1的计算方程
结果。
时也能用来预测未来几年的电离层参数。模型的输入也非常简单,只需要输入时间和位置
信息,就能获取未来几年内的电离层的底高、半厚度、临界频率等信息。通过给国际参考电
离层模型输入以渔船作为辐射源辐射出短波信号,渔船初始坐标为(25.7°N,123.5°E)的信
息,可以得到特定时间和地点下的电离层信息,将得到的信息输入射线追踪群路径的解析
表达式,最后利用解析表达式计算信号反射传播路径的长度,进而可以得到PD转换系数。还
可以预先将渔船作为模拟辐射源使用,进而渔船的坐标以及接收站的坐标计算出PD转换系
数。
日电离层参数为例,从上午8:00到到下午12:30,表1为利用经验电离层IRI模型仿真得到PD
转换系数以及各个时刻对渔船的定位效果,如表1所示,
8:30 1.644 1.644 1.644 1.647 (25.717°N,123.340°E) 16.126
9:00 1.643 1.640 1.640 1.644 (25.724°N,123.326°E) 17.653
9:30 1.643 1.638 1.638 1.641 (25.728°N,123.322°E) 18.285
10:00 1.638 1.635 1.636 1.640 (25.729°N,123.269°E) 23.371
10:30 1.626 1.629 1.633 1.639 (25.727°N,123.129°E) 37.307
11:00 1.607 1.620 1.630 1.638 (25.724°N,122.880°E) 62.297
11:30 1.584 1.610 1.627 1.638 (25.725°N,122.553°E) 95.094
12:00 1.561 1.602 1.626 1.640 (25.728°N,122.206°E) 129.864
12:30 1.545 1.597 1.627 1.644 (25.735°N,121.917°E) 158.875
为:(35.8°N,109.1°E),(31°N,116.3°E),(26°,117.8°E),(44°,118.1°)。以2020年1月23日
电离层参数为例,从上午8:00到下午13:00,表2为利用经验电离层IRI模型仿真得到PD系数
变化以及各个时刻对该游客的定位效果,如表2所示,
8:30 1.914 1.932 1.932 1.940 (42.100°N,112.890°E) 14.35
9:00 1.893 1.920 1.932 1.844 (42.176°N,112.799°E) 25.685
9:30 1.881 1.913 1.927 1.818 (42.226°N,112.736°E) 33.315
10:00 1.876 1.910 1.925 1.804 (42.253°N,112.703°E) 37.308
10:30 1.875 1.909 1.924 1.799 (42.261°N,112.699°E) 38.215
11:00 1.877 1.909 1.923 1.800 (42.253°N,112.717°E) 36.56
11:30 1.881 1.910 1.923 1.808 (42.229°N,112.755°E) 32.555
12:00 1.889 1.913 1.924 1.825 (42.191°N,112.811°E) 26.307
12:30 1.903 1.920 1.927 1.853 (42.133°N,112.884°E) 17.636
13:00 1.927 1.932 1.934 1.898 (42.056°N,112.968°E) 6.799
比较高。
示,在上午8时至下午13时的五个小时内,在定位仿真的区域内电离层有缓慢的时变性,其
会导致PD系数值会随着时间有微小的变化。
图,图5为本发明实施例中PD系数方差随时间变化图,如图5所示:PD系数值的方差随着时间
变大时,定位的误差也会变大,PD系数值的方差随着时间变小时,定位的误差也会变小。
‑5
为2.23×10 ,定位的误差最大值为37km。而对于游客的定位,接收站的选取使得定位误差
受到电离层的影响就相对较小,在五个小时内,电离层的变化导致PD系数的方差值最大达
到了2.3×10‑3,但定位的误差都不超过40km。因此选择合适的接收站布置,可以使得PD转
换系数定位法的效果有显著的提升。
坐标,根据该坐标与辐射源实际坐标的差异,调节接收站的位置,直至二者差异小于预设阈
值。然后将辐射源撤出,接收站实时判断是否接收到了短波信号,如果接收到了短波信号,
说明目标辐射源进入了监控区域,然后利用上述PD转换系数计算出目标辐射源的位置。因
此,本发明实施例不但可以根据PD转换系数的变化规律选取最佳的接收站位置,也可以实
现远海区域的监控,具有非常重要的军事意义。
离差;y2,1为第二个接收站与第一个接收站的垂直距离差;y3,1为第三个接收站与第一个接
收站的水平距离差;yn,1为第n个接收站与第一个接收站的水平距离差;r2,1为辐射源到第二
个接收站与辐射源到第一个接收站的信号经过的路径差;r3,1为辐射源到第三个接收站与
辐射源到第一个接收站的信号经过的路径差;rn,1为辐射源到第n个接收站与辐射源到第一
0
个接收站的信号经过的路径差;z为在无噪声情况下辐射源的位置估计值;
二个接收站经过的距离; 为在无噪声情况下信号从辐射源到第三个接收站经过的距离;
为在无噪声情况下信号从辐射源到第n个接收站经过的距离;Q为服从高斯分布的噪声矢
量协方差矩阵;
求解,得到辐射源位置的近似解z≈(GQ G) GQ h;
一次估计值;
次估计值的估计误差的三个分量;y为无噪声条件下辐射源的纵坐标;r1为无噪声情况下
辐射源到第一个接收站的距离;z1、z2、z3为辐射源位置第一次估计值的三个分量;
得到ψ′=h′‑G′z′,其中,
0
值平方估计值;z′为无噪声条件下的辐射源相对第一个接收站坐标平方值估计值;
射源到第一个接收站经过的距离;k1为辐射源发射出的短波到达第一个接收站的群路径与
辐射源离第一个接收站之间的直线距离的转换系数;r3为信号从辐射源到第三个接收站经
过的距离;k3为辐射源发射出的短波到达第三个接收站的群路径与辐射源离第三个接收站
之间的直线距离的转换系数;rn为信号从辐射源到第n个接收站经过的距离;kn为辐射源发
射出的短波到达第n个接收站的群路径与辐射源离第三个接收站之间的直线距离的转换系
数; 且xn为第n个接收站的横坐标;yn为第n个接收站的纵坐标。
例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者
替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。