专利名称：地球表面基于恒向线的两站测向交叉定位跟踪算法的制作方法
技术领域：
本发明是一种在地球表面维度不高的地区用两座无源测向传感器通过恒向线交叉对多运动目标进行定位与跟踪的方法。
背景技术：
无源测向交叉定位与跟踪技术由于具有抗干扰能力强、隐蔽性好等优点而一直倍受国内外学者和相关部门的重视。测向定位技术的应用由来已久，就是把某一区域的近似为平面，然后利用平面几何的方法进行交叉定位计算，当目标距离不远，活动范围不大时这种方法简便有效。但是随着技术的不断发展，各种陆海空交通工具的活动范围的不断扩大， 运动速度越来越快，地球曲率的影响就变得越来越明显，这种定位方法造成的误差已经开始在应用中造成严重问题。理论上在通过地球坐标和地心直角坐标的转化，再加上俯仰角就可在地心直角坐标系空间内定位目标，然后可以在转换为地球坐标，但是在通过微波、红外辐射得到的目标的俯仰角精度太差从而无法在直角坐标系内进行两站测方位角和俯仰角实现交叉定位。使得地球表面上利用这种曾经有效两站单纯测向交叉定位无法继续发挥作用的根本原因是考虑地球曲率的三维空间中两站单纯测向从几何意义上只能得到两个平面，而两个平面只有相交的情况下才能获得一条线，却无论如何也得不到一个点。因此必须借助于地球本身的其它相关特性辅助计算才能实现两站单纯测向交叉定位。鉴于舰船航行海区纬度不高、航程不远时，为了减小绘算到达点坐标或反解航向、 航程的误差，以及当舰艇机动频繁时，常用恒向线航法进行解析计算，以代替作图绘算。在地球表面上，恒向线一般表现为一条与所有子午线相交成恒定角度的、具有双重曲率的球面螺旋线，它趋向地极，但不能到达地极。以固定角度过地球表面某点的恒向线只有一条。 考虑到两个观测站本身的位置的获得比较容易，而通过测向又得到了目标的相对方位，于是就可以得到过两个观测站的恒向线，如果观测的是同一个目标，则两条恒向线相交于一点，得到近似的目标位置。从国内外公开的文献中还没有发现应用这种方法的两站单纯测向交叉定位的相关研究报导。
发明内容
本发明是在分析航海学中恒向线相关知识的基础上，设计了实用的地球表面基于恒向线的两站测向交叉定位跟踪新算法，具体技术内容是假设A和B是两个测向平台，C是目标，A测得C的方位角是CA，B测得C的方位角是CB，通过A的位置和C相对于A的方位角Ca可得到恒向线1A。，通过B的位置和C相对于 B的方位角Cb可得到恒向线Ib。，在纬度不高(60度以下)，目标相对高度有限(I万米以下) 的情况下，恒向线^和的交点与目标C点的实际位置相差不大，于是我们用恒向线1A。 和1B。的交点进行适当修正来代表C点坐标值。不妨设1A。和1B。的交点的经纬度为(入2，Φ2)，则与此时的Α(λΑ，φΑ)和Β(λΒ，φΒ)分别满足恒向线方程组(I)。
权利要求
1.本发明给出了利用经过地表两个观测站的恒向线进行交叉定位跟踪的算法思想和公式推导过程。设计了两种算法流程集中式交叉定位跟踪的算法流程和分布式交叉定位跟踪的算法流程。
2.算法思想的总体技术特征和公式推导过程定位两个观测站本身的经纬度坐标，通过测向分别得到目标的相对两站的方位，确定分别以所测方位角穿过每个观测站的恒向线，如果观测的是同一个目标，则两条恒向线相交于一点，交点坐标修正后得到近似的目标位置。
3.集中式交叉定位跟踪的算法流程的技术特征①测出这两个地表观测站的位置；②这两个观测站分别测得目标的相对方向；③这两个观测站的位置及其测得目标的相对方向以网络报文形式实时汇集到集中器；④分别以各观测站的位置及其测得目标的方向计算各观测点和目标所在的恒向线；⑤计算经过这两个观测站与同一个目标的两条恒向线的交叉点坐标修正之后即得到目标的位置。
4.分布式交叉定位跟踪的算法流程的技术特征①测出这两个地表观测站的位置；②这两个观测站分别测得目标的相对方向；③各自观测站根据自己的位置及其测得目标的方向计算该点和目标所在的恒向线；④经过各观测站和目标的恒向线参数以网络报文形式实时汇集到集中器；⑤计算经过这两个观测站与同一个目标的两条恒向线的交叉点坐标修正之后即得到目标的位置。
全文摘要
本发明设计了利用经过地表两个观测站的恒向线进行交叉定位跟踪的算法流程。本发明是一种在地球表面维度不高的地区用两座无源测向传感器通过恒向线交叉对多运动目标进行定位与跟踪的方法，能够解决传统方法适应能区域范围小、定位跟踪精度低以及计算量太大的问题。本发明主要技术要点(一)算法思想是，定位两个观测站本身的经纬度坐标，通过测向分别得到目标的相对两站的方位，确定分别以所测方位角穿过每个观测站的恒向线，如果观测的是同一个目标，则两条恒向线相交于一点，交点坐标修正后得到近似的目标位置；(二)给出了算法公式推导过程；(三)基于算法思想和公式给出了集中式交叉定位跟踪的算法流程和分布式交叉定位跟踪的算法流程。本发明提出的方法适合对多运动目标进行快速、准确地定位和跟踪，在军用和民用方面都具有重要的应用价值。
文档编号G01C21/20GK102607560SQ20111046169
公开日2012年7月25日 申请日期2011年12月22日 优先权日2011年12月22日
发明者何友, 关欣, 周正, 衣晓 申请人:中国人民解放军海军航空工程学院