一種基于雙機(jī)測(cè)距的海面物體定位方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于雙機(jī)測(cè)距的海面物體定位方法，該方法通過兩架飛機(jī)實(shí)時(shí)測(cè)量自身的位置信息，并利用機(jī)載測(cè)距設(shè)備測(cè)量飛機(jī)與海面物體之間的距離，在通過多源數(shù)據(jù)融合技術(shù)，實(shí)現(xiàn)測(cè)量數(shù)據(jù)的時(shí)間統(tǒng)一，在此基礎(chǔ)上，利用測(cè)距交匯原理建立海面物體位置方程組，迭代解出方程組的解，并濾除方程組的模糊解，最終得出海面物體在WGS-84坐標(biāo)系下的坐標(biāo)，該方法減少了測(cè)距信息的維數(shù)，降低了系統(tǒng)的復(fù)雜性，使得數(shù)據(jù)處理過程更加簡單可靠，實(shí)時(shí)性增強(qiáng)。
【專利說明】一種基于雙機(jī)測(cè)距的海面物體定位方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種基于雙機(jī)測(cè)距的海面物體方法，適用于對(duì)海面物體檢測(cè)和定位， 屬于天地信息一體化信息探測(cè)領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002] 目前海面物體的定位方法主要包括以下兩種：飛機(jī)攜帶單個(gè)主動(dòng)雷達(dá)定位、基于 輻射源的多雷達(dá)協(xié)同無源定位、飛機(jī)攜帶可見光/紅外+激光測(cè)距定位等定位方法。
[0003] 其中飛機(jī)攜帶單個(gè)主動(dòng)雷達(dá)定位是通過主動(dòng)雷達(dá)測(cè)量物體相對(duì)于飛機(jī)的方位角、 俯仰角和距離，輔以平臺(tái)的位置、姿態(tài)信息實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的定位。單個(gè)主動(dòng)雷達(dá)定位精度易受 平臺(tái)的位置參數(shù)、平臺(tái)的姿態(tài)信息、雷達(dá)測(cè)角信息、雷達(dá)測(cè)距信息等多個(gè)因素影響，特別是 平臺(tái)的姿態(tài)誤差和雷達(dá)的測(cè)角信息受外部環(huán)境的影響較大難以實(shí)現(xiàn)對(duì)物體的精確定位，另 夕卜，主動(dòng)雷達(dá)容易受到物體的材質(zhì)影響。
[0004] 基于多雷達(dá)的無源定位僅與飛機(jī)的位置信息、輻射源到雷達(dá)的時(shí)間及各飛機(jī)的時(shí) 間同步相關(guān)，該方法具有作用距離遠(yuǎn)，隱蔽性好等優(yōu)點(diǎn)，但是該方法要求物體必須輻射相應(yīng) 的電磁波，對(duì)無輻射源物體無法實(shí)現(xiàn)定位。
[0005] 飛機(jī)攜帶可見光/紅外+激光測(cè)距定位方法使用可見光/紅外成像的方式測(cè)量物 體相對(duì)于飛機(jī)的方位角和俯仰角，再結(jié)合激光測(cè)距儀測(cè)量的距離和飛機(jī)測(cè)量的偏航角、滾 轉(zhuǎn)角和俯仰角，實(shí)現(xiàn)物體的定位。該方法對(duì)角度測(cè)量信息的精度要求較高，且易收到氣象等 外界因素的影響，且每次只能定位一個(gè)目標(biāo)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提供一種基于雙機(jī)測(cè)距的海面物 體定位方法，該方法通過雙機(jī)攜帶的測(cè)距設(shè)備持續(xù)測(cè)量飛機(jī)與海面物體之間的距離，同時(shí) 利用機(jī)載定位設(shè)備確定飛機(jī)自身的位置，綜合上述測(cè)量信息建立關(guān)于海面物體位置的方程 組，解方程組實(shí)現(xiàn)對(duì)物體的定位，該方法減少了測(cè)距信息的維數(shù)，降低了系統(tǒng)的復(fù)雜性，使 得數(shù)據(jù)處理過程更加簡單可靠，實(shí)時(shí)性增強(qiáng)。
[0007] 本發(fā)明的上述目的主要是通過如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)的：
[0008] -種基于雙機(jī)測(cè)距的海面物體定位方法，包括如下步驟：
[0009] 步驟（一）、對(duì)兩架飛機(jī)位置進(jìn)行持續(xù)測(cè)量并記錄對(duì)應(yīng)的測(cè)量時(shí)刻，得到一系列飛 機(jī)測(cè)量位置與對(duì)應(yīng)的測(cè)量時(shí)刻的測(cè)量值；
[0010] 步驟（二）、利用兩架飛機(jī)分別對(duì)海面物體進(jìn)行連續(xù)測(cè)距并記錄對(duì)應(yīng)的測(cè)距時(shí)刻 和測(cè)距方向，得到一系列測(cè)距值和測(cè)距方向與對(duì)應(yīng)的測(cè)距時(shí)刻的測(cè)量值；
[0011] 步驟（三）、采用線性插值法得到同一時(shí)刻對(duì)應(yīng)的兩架飛機(jī)在WGS-84大地直角坐 標(biāo)系下的測(cè)量位置坐標(biāo)P1 (Xl，yi，Z1)、P2 (x2,y2,Z2);兩架飛機(jī)與海面物體之間的測(cè)距值Γι、 r2 ；
[0012]步驟（四）、利用WGS-84橢球模型,位置坐標(biāo)P1 (X1,Y1,Z1)、P2 (x2,y2,ζ2),兩架飛 機(jī)與海面物體之間的測(cè)距值r2，建立海面物體位置方程組，具體方法如下：
[0013] (I)、WGS_84橢球模型的表示形式如下：
[0014]

【權(quán)利要求】
1. 一種基于雙機(jī)測(cè)距的海面物體定位方法，其特征在于包括如下步驟： 步驟（一）、對(duì)兩架飛機(jī)位置進(jìn)行持續(xù)測(cè)量并記錄對(duì)應(yīng)的測(cè)量時(shí)刻，得到一系列飛機(jī)測(cè) 量位置與對(duì)應(yīng)的測(cè)量時(shí)刻的測(cè)量值； 步驟（二）、利用兩架飛機(jī)分別對(duì)海面物體進(jìn)行連續(xù)測(cè)距并記錄對(duì)應(yīng)的測(cè)距時(shí)刻和測(cè) 距方向，得到一系列測(cè)距值和測(cè)距方向與對(duì)應(yīng)的測(cè)距時(shí)刻的測(cè)量值； 步驟（三）、采用線性插值法得到同一時(shí)刻對(duì)應(yīng)的兩架飛機(jī)在WGS-84大地直角坐標(biāo)系 下的測(cè)量位置坐標(biāo)P1 (X1,Y1,Z1KP2U2,y2,z2);兩架飛機(jī)與海面物體之間的測(cè)距值I^r2 ; 步驟（四）、利用WGS-84橢球模型，位置坐標(biāo)P1(X1, Y1, Z1)、P2(x2,y2,z2)，兩架飛機(jī)與 海面物體之間的測(cè)距值r2，建立海面物體位置方程組，具體方法如下： (1) 、WGS-84橢球模型的表示形式如下：
其中： N為當(dāng)?shù)孛先η拾霃剑?br> 地球長半徑a= 6378137m; 第一偏心率平方e2 =(λ00669437999013 ; Lt為WGS-84地球大地坐標(biāo)系下的經(jīng)度； Bt為WGS-84地球大地坐標(biāo)系下的緯度； Ht為WGS-84地球大地坐標(biāo)系下的高程； 對(duì)于在海面漂浮物體，其高程Ht = 0,因此，WGS-84橢球模型可改寫為如下標(biāo)準(zhǔn)形式：
(2) 、根據(jù)測(cè)量位置坐標(biāo)P1 (Xl，yi，Z1)、P2 (x2,y2,Z2);兩架飛機(jī)與海面物體之間的測(cè)距 值A(chǔ)、r2建立海面物體的測(cè)量球體模型，具體表達(dá)形式如下：
(3) 、將公式（3)、（4)、（5)聯(lián)立，建立海面物體的位置方程組，如下所示：
步驟（五）、解算得出海面物體的位置坐標(biāo)T(X，y，z)，具體方法如下： ⑴、設(shè)定海面物體的初始位置坐標(biāo)TtlUtl,y(l，Ztl); (2) 、以測(cè)量的任一架飛機(jī)的緯度Bt代入公式（2)計(jì)算得到卯酉圈半徑N; (3) 、將N帶入公式（6)得到三元二次方程組，解出兩組x、y、z值，即得到兩個(gè)海面物體 的位置坐標(biāo)，保留與測(cè)距方向相同的位置坐標(biāo)Τ'（X'，y'，z'），去除另外一個(gè)位置坐標(biāo)，計(jì) 算兩個(gè)位置坐標(biāo)TtlO^ytl,Ztl)與Τ'（x'，y'，z'）之間的距離； (4) 、判斷步驟（3)計(jì)算得到的距離是否小于設(shè)定閾值； (5) 若小于設(shè)定的閾值，則海面物體位置坐標(biāo)Τ'（X'，y'，z'）即為海面物體最終的位 置坐標(biāo)T(x，y，z)，若大于設(shè)定的閾值，則計(jì)算海面物體位置坐標(biāo)Τ'（x'，y'，z'）對(duì)應(yīng)的緯 度Β'τ，將緯度B'TR入公式（2)計(jì)算得到卯酉圈半徑N，返回步驟（3)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于雙機(jī)測(cè)距的海面物體定位方法，其特征在于：將步 驟（五）得到的海面物體在WGS-84大地直角坐標(biāo)系下的位置T(x，y，z)變換為WGS-84大 地坐標(biāo)系下的坐標(biāo)T(B，L，H)，具體方法如下：
式中，
a為地球橢球的長半徑，b為地球 橢球短半徑，e是橢球的第一偏心率； (B，L，H)即為海面物體在WGS-84大地坐標(biāo)系下的坐標(biāo)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于雙機(jī)測(cè)距的海面物體定位方法，其特征在于：所述 步驟（一）中飛機(jī)位置采用GPS、BD-2或慣導(dǎo)信息進(jìn)行測(cè)量。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于雙機(jī)測(cè)距的海面物體定位方法，其特征在于：所述 步驟（二）中的連續(xù)測(cè)距方法采用激光測(cè)距儀或主動(dòng)雷達(dá)測(cè)距方法。
【文檔編號(hào)】G01C21/20GK104457756SQ201410681912
【公開日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年11月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月24日
【發(fā)明者】王 華, 顧鑫, 李瀟, 張堯, 鄧志均, 岑小鋒 申請(qǐng)人:中國運(yùn)載火箭技術(shù)研究院