一种偏心式星形布站体制的多点定位方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于估计场面、低空移动目标位置的多点定位技术领域，特别是涉及一种 偏心式星形布站体制的多点定位方法。
【背景技术】
[0002] 多点定位系统（MLAT)由若干个安装在监视区域内的地面接收基站（分为主站与 基站）与数据处理中心等组成，是基于合作信号的多点监视系统，其通过地面接收基站应 答信号，数据处理中心利用移动目标发射信号到达主站和各副站间的到达时间差（TDOA) 来估算目标空间位置，实现机场场面区域、低空区域内移动和静止的航空器及地面移动车 辆等装置的精确监视。但由于机场陆侧及空侧内航站楼、廊桥等各类建筑物存在遮挡现象， 从而使传统场面监视系统在某些区域存在盲区，MLAT接收基站具有布置灵活、成本低，补盲 效率高等优点。
[0003] 目前，国内外对基于到达时间差的多点定位系统定位原理与方法的研宄众多，有 关提高定位精确度、增加定位区域覆盖率的方法归结起来大致有五种：方法一是通过增加 接收基站的数量场面及低空区域的定位精确度。方法二则通过选择不同的定位基站布站方 式提高定位覆盖率与定位精确度。方法三是通过增加基线长度提高定位精确度与覆盖率。 方法四是通过优化到达时间差的定位算法提高定位精确度。方法五是通过优化合作信号传 输信道模型提高定位精确度。这些方法的共同特点是均认为多点定位系统的定位基站分布 方式已经最优。从目前已知的多点定位系统应用现状分析发现，如何在定位基站数量最少 的情况下使定位基站分布方式达到最优还需要更进一步的研宄。
【发明内容】
[0004] 为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种偏心式星形布站体制的多点定位 方法。
[0005] 为了达到上述目的，本发明提供的偏心式星形布站体制的多点定位方法包括按顺 序进行的下列步骤：
[0006] 步骤一：根据多点定位系统所在定位区域内多个副站位置坐标确定其空间分布平 面几何图形；
[0007] 步骤二：求取由多个副站构成的平面几何图形的中心或重心坐标，并将中心或重 心与各个副站进行连线；
[0008] 步骤三：计算将多点定位系统中主站放置在副站与中心或重心连线上时目标定位 的GDOP值；
[0009] 步骤四：调整主站在副站与中心或重心连线上的位置，重复计算多点定位系统的 目标定位的GDOP值，由此得到对应位置主站的GDOP值；
[0010] 步骤五：将步骤四中所求得的随主站偏离中心或重心位置时GDOPi各值连接成 线，获得主站偏置变化时的GDOP变化趋势，为搜索主站偏置时GDOPi最大值提供依据；
[0011] 步骤六：根据主站偏置变化时的GDOP变化趋势找到GDOP最大值，依此确定最大 ⑶OPm值时的主站位置坐标：依次比较上述目标定位的⑶0P值直到找到最大⑶OPm值，则 此GDOPm值对应的点位置即是该多个副站构成的平面几何图形中主站的最佳位置。
[0012] 在步骤一中，所核爆的平面几何图形为正多边形或非正多边形。
[0013] 在步骤三中，所述的计算将多点定位系统中主站放置在副站与中心或重心连线上 时目标定位的GDOP值的方法是：
[0014] 计算公式：
[0015]
【主权项】
1. 一种偏心式星形布站体制的多点定位方法，其特征在于：所述的偏心式星形布站体 制的多点定位方法包括按顺序进行的下列步骤： 步骤一：根据多点定位系统所在定位区域内多个副站位置坐标确定其空间分布平面几 何图形； 步骤二：求取由多个副站构成的平面几何图形的中心或重心坐标，并将中心或重心与 各个副站进行连线； 步骤三：计算将多点定位系统中主站放置在副站与中心或重心连线上时目标定位的 ⑶OP值； 步骤四：调整主站在副站与中心或重心连线上的位置，重复计算多点定位系统的目标 定位的GDOP值，由此得到对应位置主站的GDOP值； 步骤五：将步骤四中所求得的随主站偏离中心或重心位置时GDOPi各值连接成线，获 得主站偏置变化时的GDOP变化趋势，为搜索主站偏置时GDOPi最大值提供依据； 步骤六：根据主站偏置变化时的GDOP变化趋势找到GDOP最大值，依此确定最大GDOPm 值时的主站位置坐标：依次比较上述目标定位的GDOP值直到找到最大GDOPm值，则此 GDOPm值对应的点位置即是该多个副站构成的平面几何图形中主站的最佳位置。
2. 根据权利要求1所述的偏心式星形布站体制的多点定位方法，其特征在于：在步骤 一中，所核爆的平面几何图形为正多边形或非正多边形。
3. 根据权利要求1所述的偏心式星形布站体制的多点定位方法，其特征在于：在步骤 三中，所述的计算将多点定位系统中主站放置在副站与中心或重心连线上时目标定位的 ⑶OP值的方法是： 计算公式：
.其中，〇x，〇y，％分别表示移动目标到第i站的距离在 X，y，z方向上的定位误差； 具体的，假设主站高度与中心或重心在一个平面时根据上述GDOP计算公式计算目标 定位的GDOP值；再计算主站高度高于和低于中心或重心所在平面时的目标定位的GDOP 值； 具体方法：测量目标回波信号到达各副站的时间TOAi，其中i = 1，2......n，n为副站的 数量，以及到达主站的时间TOAO ; 计算主站与各副站之间的到达时间差TDOAi，其中i = 1,2......n，即TDOAi = TOAi-TOAj ;，其中i乒j，j = 1，2……n，建立定位方程组； 利用包括CHAN算法在内的成熟定位算法求解定位方程组，估算目标位置，同时计算目 标定位的⑶OP值。
4. 根据权利要求1所述的偏心式星形布站体制的多点定位方法，其特征在于：在步骤 四中，所述的调整主站在副站与中心或重心连线上的位置，重复计算多点定位系统的目标 定位的GDOP值，由此得到对应位置主站的GDOP值的方法是： 移动主站位置至Pi点，i = 1……N，N为正整数，即使主站逐步远离平面几何图形的中 心或重心位置，计算此时目标定位的⑶OPi值；再去i+Ι，继续计算目标定位的⑶OPi+Ι值， 直至Pi点的位置移出由多个副站构成的平面几何图形。
【专利摘要】一种偏心式星形布站体制的多点定位方法。其包括根据多点定位系统所在定位区域内多个副站位置坐标确定其空间分布平面几何图形；求取平面几何图形中心坐标，将中心与各个副站连线；计算将主站放在副站与中心连线上时目标定位的GDOP值；调整主站在副站与中心或重心连线上的位置，重复计算多点定位系统的目标定位的GDOP值；将随主站偏离中心位置时GDOPi各值连线，获得主站偏置变化时的GDOP变化趋势；根据主站偏置变化时的GDOP变化趋势找到GDOP最大值，依此确定最大GDOPm值时的主站位置坐标。本发明能减少多点定位系统接收基站数量、定位计算量及信息冗余度，显著降低多点定位系统运行成本。
【IPC分类】H04W64-00
【公开号】CN104640206
【申请号】CN201510081182
【发明人】宫峰勋, 马艳秋
【申请人】中国民航大学
【公开日】2015年5月20日
【申请日】2015年2月15日