[发明专利]基于多平台协作的卫星导航干扰源无源定位方法

权利要求书

1.一种基于多平台协作的卫星导航干扰源无源定位方法，其特征在于包括下述步骤：

步骤1：干扰源方位的测量以及数据交互；

步骤1.1：在受到导航干扰源的影响时，采用测量天线获取干扰源相对于自身的方位角η和俯仰角并记录测量时间；其中，方位角为目标干扰源与测量平台的连线与北向之间的夹角，顺时针旋转为正，俯仰角为测量平台与干扰源的连线与水平面之间的夹角，取值范围为(-90°～+90°)；

步骤1.2：每一个测量平台将自己测量出与干扰源之间的方向，构成一个测量组合即其中η、分别为测量到的方位角和俯仰角，t为测量时间；

步骤1.3：将测量到的测量组合打包发送到数据运算中心，由数据运算中心进行数据预处理，并进入步骤2，判断决定使用哪一组测量值对卫导干扰源进行定位；

步骤2：战场数据运算中心对接收到的测量信息进行分析判断；

步骤2.1：将各测量组合进行排列组合得到具有相关性的关联组合；

根据干扰源存在的条件，即所有测量线相交于一点，对所有组合进行分析，剔除不合理的组合，具体步骤为：

若某一区域内存在N个卫导干扰源及M个被干扰的成员，并且每一测量线上只存在一个干扰源，则M个测量平台测到的方位角和俯仰角的集合表示为Z₁，Z₂，…Z_i，…Z_M，其中，Z_i＝[z_i1，z_i2，…，z_ij，…，z_iN]，i＝1，2，…，M；

并且

其中，j＝1，2，…，N，N为卫导干扰源的数量，η_ij和分别为测量平台相对于干扰源的方位角和俯仰角，Δη_ij和分别为方位角和俯仰角的测量误差；

从M个测量平台所获取的M个测量角集合中各取一个元素组成一个关联组合，定义第j个关联组合为：

其中，j＝1，2，…，N；

步骤2.2：关联的初步筛选

步骤2.1的关联组合共有N^M个，当一个测量角组合中所有角度对应的测量线相交于同一点，才是正确的组合，每一条测量线表示为：

其中，(x_i，y_i，z_i)表示测量平台M_i的位置，若要使某一关联组合中所有测量角所对应的测量线能够相交于一点，则需满足如下的条件：

其中为中间参量，具体取值如下：

此时，该关联组合中所有的测量线相交于同一点，若某一关联组合中所选测量角对应的测量线不能汇聚到一点，则这样的组合是无效组合，将该组合剔除；

步骤2.3：关联组合的二次筛选；

由于存在N个干扰源，选取N个关联组合构成一个干扰源组合，将选取的N个测量角的关联组合分别表示为由测量角的关联组合组成一个干扰源组合，记为：

由于每一测量线上只有一个干扰源，当N个测量角的关联组合满足如下条件时：

即每一个测量角组合中的元素不会再出现在其他的组合中，只有当满足这一条件时，才是一个可行的组合，将该可行组合进行交叉定位解算，得到一组干扰源的位置；

步骤3：采用最小二乘法迭代求解干扰源的位置；

采用最小二乘法对步骤2中筛选得到的可行关联组合进行解算，利用所有的有效测量信息求出干扰源的位置；

步骤3.1：干扰源位置求解方程组的建立；

假设干扰源J的坐标为(x，y，z)未知，测量平台M_i的位置坐标为(x_i，y_i，z_i)，i＝1，2，…，n且已知，测量平台M_i对干扰源J测得的方位角和俯仰角为各测量平台测得对干扰源测量角与干扰源真实位置的关系如下：

式中，Δη_i、分别是方位角和俯仰角的测向误差，和为中间计算参量，表达式如下：

其中为干扰源与测量平台之间的连线在水平面上投影的距离，i＝1，2...n；

当受干扰平台数量N≥2时，由式(8)可求出干扰源位置；

步骤3.2：线性化及最小二乘解算；

将公式(8)在一个初始点J₀＝(x₀，y₀，z₀)处用泰勒级数展开而线性化，干扰源位置与给定初值的位置误差为[Δx Δy Δz]^T，保留前两项可得：

其中为作战平台的位置误差，是自身定位设备产生误差，Δη_i、分别为方位角和俯仰角的测量误差，式中各参量的表达式如下：

从而M个测量平台的观测方程表示为：

B＝FΔP+Δθ (14)

ΔP＝[x-x₀ y-y₀ z-z₀]^T＝[Δx Δy Δz]^T (16)

其中B为测量值与给定初值的偏差，F为中间计算参量，ΔP为干扰源位置与所给定初值的偏差，Δθ为测量角的测量误差；

根据最小二乘估计，可得：

ΔP＝(F^TF)^-1F^TB

从而可求得干扰源位置为：

P^g＝(F^TF)^-1F^T(Z-H(P₀))+P₀

其中P^g为干扰源位置的估计值，Z为方位角和俯仰角的测量值，P₀为迭代的初值；

选择初值P₀，经过多次迭代计算，当解算结果趋于稳定时，便可作为最终的定位结果。