[发明专利]地球表面基于恒向线的两站测向交叉定位跟踪算法

说明书

所属技术领域

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C_A，B测得C的方位角是C_B，通过A的位置和C相对于A的方位角C_A可得到恒向线l_AC，通过B的位置和C相对于B的方位角C_B可得到恒向线l_BC，在纬度不高(60度以下)，目标相对高度有限(1万米以下)的情况下，恒向线l_AC和l_BC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l_AC和l_BC的交点进行适当修正来代表C点坐标值。不妨设l_AC和l_BC的交点的经纬度为(λ₂，φ₂)，则与此时的A(λ_A，φ_A)和B(λ_B，φ_B)分别满足恒向线方程组(1)。