[发明专利]基于异常检测的MLS无源测向定位方法

说明书

本发明提出一种基于异常检测的MLS无源测向定位方法，通过引入异常检测函数，可以有效的检测出异常的无线电测向结果，进而为修正提供依据，通过修正函数将异常点修正到正常范围内，以此减小对定位结果的影响。本发明通过对异常点的处理进一步提高了后续最小二乘定位结果的收敛速度。本发明定位机制依托机载平台，定位点只需选择两个地点即可，提高了系统的定位速度。

技术领域

本发明是一种用于无线电监测、救援等领域的无源定位技术，特别涉及一种基于最近邻域去最值的异常检测机制(Anomaly detection mechanism)修正最小二乘MLS(modified least squares)无源测向定位算法。

背景技术

无源定位技术通过天线接收辐射源辐射出的电磁波信号确定辐射源位置，是一种被动式侦测技术，现已广泛应用于无线电频谱监测、海上救援、军事侦测和导航等方面，世界各国研究人员根据实际需求对不同体制的无源定位技术进行了大量研究。

程云等人的“利用相位差变化率的单站无源定位”研究了相位差变化率的无源定位系统，有效地限制了测量噪声，但是该系统对天线阵基线敏感，单基线情况下受相位模糊影响无法定位。

赵拥军等人针对单站外辐射源目标无源定位问题，提出一种联合到达角度和时差信息的正则化约束总体最小二乘(RCTLS)定位算法，首先，将非线性的到达角度和时差的观测方程进行线性化处理，分析了方程系数矩阵可能出现的病态问题，将定位问题建立为RCTLS模型，并采用牛顿迭代方法对模型求解，从而得到目标位置估计，最后，推导了算法的理论误差，并按照均方误差最小的原则推导了正则化参数的最优值。但这种方法在工程应用中需要解决各点时钟同步的问题，使得监测设备更加复杂化。

在众多无源定位技术中，测向交叉定位是目前发展较早、研究较为成熟的一种无源定位技术。沈晓峰等人提出了一种利用角度的正弦值和余弦值构建交叉定位方程组的算法，该方法比传统的交叉定位方法更精确，但由于限制了信号源与观测站之间的距离参数，所以该算法不具有泛性。

盛丹等人研究了系统误差下测向交叉定位系统最优交会角的问题，优化了传感器配置，提高了定位精度，但无法作用于远距离目标，实际应用受限。

随着无人机技术的快速发展，空中良好的电磁环境和无人机灵活的机动性使得以机载为平台的无源定位技术成为发展的趋势。一些研究人员通过建立无源定位系统的机载三维模型，仿真验证了EKF(扩展卡尔曼滤波算法)与控制输入算法相结合的方法对基于方位角信息的无源定位方法的有效性，虽然算法融合提高了定位精度，但同时也增加了算法复杂度，不利于机载快速定位。

发明内容

针对系统固有误差的存在使得定位结果出现异常点而导致定位目标的实时性、准确性不高，定位失效时有发生的问题，结合现有算法的局限、误差干扰以及技术工程应用的限制，申请人以多旋翼无人机为平台结合实际需求，提出了一种基于异常检测的修正最小二乘单机无源定位算法，显著提高了定位精度，缩短了定位时间，具有更好的稳定性。特别针对城市间异常无线电信号的监测具有较好的效果，由于地面监测设备受多径影响较大，导致定位效果较差，而且地面监测受地形影响无法快速找到异常辐射源位置。通过机载平台能够一定程度上消减非视距误差带来的影响，本发明基于机载平台使得用户能够快速定位辐射源位置，并通过需求换装机载设备快速获取现场影像，为后续工作决策提供强有力的帮助。

本发明的技术方案为：

所述一种基于异常检测的MLS无源测向定位方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：载机在空域中两个不同位置的检测点，通过机载传感设备测量载机在两个监测点处相对目标辐射源的方位角θ₁,θ₂；并通过公式对目标辐射源进行交叉定位，得到交叉定位结果为(x,y)，其中(x₁,y₁),(x₂,y₂)为两个检测点的位置坐标；