一種寬波束時差定位系統的時差窗計算方法
2023-05-02 08:43:26
一種寬波束時差定位系統的時差窗計算方法
【專利摘要】本發明為一種寬波束時差定位系統的時差窗計算方法，可降低求解雙曲線（面）時差定位方程的次數，減少計算量，降低時差定位模糊數，提高時差定位算法效能。本發明根據時差定位系統三個探測站位置及各自的波束指向，計算出各種波束組合下的最大時間差和最小時間差，作為時差窗的上下限。本發明根據三個探測站位置及各自波束指向計算時差窗的方法能夠縮小利用基線長度計算時差窗的長度，可直接應用在寬波束時差定位系統中，降低時差定位模糊數，提高時差定位效能。
【專利說明】一種寬波束時差定位系統的時差窗計算方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種寬波束時差定位系統的時差配對時差窗的計算方法，用於降低時差定位的模糊數，減少求解雙曲線(面)交叉定位方程次數，尤其涉及一種寬波束時差定位系統的時差窗計算方法，利用時差窗限定脈衝配對範圍，降低時差定位的模糊數。
【背景技術】
[0002]時差定位是利用同一輻射源信號到達分布多站的時間差形成雙曲線(面)進行定位的一種無源定位技術。長基線時差定位由於其定位精度高、定位算法簡單，在工程實現中得到廣泛的應用。但是，長基線時差系統存在著固有的時差定位模糊問題。一方面是由於雙曲線(面)交叉定位方程的多解問題；另一方面是脈衝配對模糊問題，尤其當輻射源信號為高重頻信號時，造成的模糊配對問題更為嚴重。
[0003]為了降低時差定位模糊，一種最常用的方法是計算兩個站之間到達時間差的範圍(稱為時差窗)，超過時間差範圍的脈衝配對為虛假配對，從而起到降低時差定位模糊數的目的。目前，常用的時差窗的計算方法，主要利用三角形兩邊之差小於第三邊的原理計算時差窗。這樣，計算的時差窗的範圍一般為[_Z/c,Z/c],其中Z為兩站之間的距離，c為光速。
[0004]為了實現多站對同一信號的截獲，時差定位系統往往採用寬波束設計，用於形成大的公共覆蓋區域，寬波束時差定位系統通過波束的切換控制實現探測範圍內的方位覆蓋。通過計算波束控制範圍內多站瞬時波束公共覆蓋區域，並對波束公共覆蓋區域內的時差窗進行計算，可減少時差窗範圍，降低時差定位的模糊數，提高時差定位系統效能。
【發明內容】
[0005]本發明為解決寬波束時差定位系統定位模糊問題，針對三站寬波束時差定位系統，根據時差定位系統三個探測站位置及各自的波束指向，計算出各種波束組合下公共覆蓋區域，並計算出公共覆蓋區域內最大時間差和最小時間差，作為時差窗的上下限，可降低時差定位模糊數，減少求解雙曲線(面)時差定位方程的次數，減少計算量，提高時差定位系統效能。
[0006]本發明為解決其技術問題所採用的技術解決方案為:計算三站各個波束組合公共覆蓋區域，並對公共覆蓋區域內最大時差和最小時差進行計算，時差定位時首先通過最大時差窗和最小時差窗判斷剔除不符合條件的脈衝配對時間差情況，減少求解雙曲線(面)交叉定位方程的次數，降低計算量。
[0007]本發明與現有技術方法相比，能夠有效地實現寬波束時差定位系統的時差窗計算。本發明給出的方法研製的時差窗計算方法可以有效降低時差定位模糊數，減少求解雙曲線(面)時差定位方程的次數，減少計算量，提高時差定位算法效能。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0008]圖1是時差窗計算流程圖圖，給出了寬波束時差定位系統的時差窗計算的總體實施方式。
[0009]圖2是兩波束公共區域示意圖，給出了求任意兩站兩波束公共區域示意圖。
[0010]圖3-圖6給出了各種情況下判斷交點是否在某一波束內的示意圖。
【具體實施方式】
[0011]以下結合附圖1-附圖6給出寬波束時差定位系統的時差窗計算的【具體實施方式】。
[0012]1、系統總體實施方式
系統總體實施方式如圖1所示:1)求解任意兩站的任意兩波束邊界的交點；2)判斷求得的交點是否在第三站的波束中；3)剔除不在第三站波束中的交點，獲取三波束公共覆蓋區域內時間差的相關極值點(剩下的交點)；4)改變上述三站波束的兩兩組合關係，重複
1)-3)獲取所有的極值點，通過獲取的極值點組成的公共覆蓋區域，計算最大時差窗和最小時差窗；5)重複上述步驟，直到三站所有波束組合都遍歷到。
[0013]2、求任意兩站任意兩波束的交點
圖2給出了計算任意兩站任意兩波束邊界交點的示意圖。依據幾何基本原理，計算以站址為端點的波束覆蓋範圍內邊界射線的交點A、B、C、D。
[0014]3、判斷交點是否在三站波束公共區域內
圖3-圖6給出了各種情況下判斷交點是否在某一波束內的示意圖，若在該波束內，則該點在三站公共波束內，否則剔除該點。
[0015]假設任意兩站兩波束的一個交點為P，現要判斷P點是否在第三站某一波束內，其中第三站某一波束的兩條邊界直線分別為AB和AC，它們的斜率分別為之，七。
[0016]首先討論當PA垂直於X軸時，此時若Ic1Xk2 ^ 0，則P點不在該波束內，若kiXkyO，則P點在波束內，如圖3所示。
[0017]當PA不垂直於X軸時，直線PA的斜率設為kz,按照下面方法判斷點P是否在波束BAC 內:
1)Ic1Xk2 ≥ 0 時(圖 4)
【權利要求】
1.一種寬波束時差定位系統的時差窗計算方法，其特徵為:能夠根據時差定位系統三個探測站位置及各自的波束指向，計算出三站任意波束組合覆蓋的公共探測區域，獲取公共探測區域的交點作為時間差極值點，然後計算出該公共探測區域到兩站的最大距離差和最小距離差並轉化為最大時間差和最小時間差，作為三站該種波束組合情況下的時差窗的上下限，降低時差定位模糊數。
2.一種判斷三波束公共區域方法，能夠根據波束指向，計算出各種布站與波束覆蓋情況下的三波束公共探測區域，其特徵為:首先利用幾何關係計算其中兩站波束邊界的交點作為時間差極值點，通過這些交點與第三站的連線的斜率判斷是否在第三站的波束中，剔除無效時間差極值點；選取不同的兩站組合以同樣方法計算出有效交點，最後所有組合計算出的有效交點圍成的區域即為三站該三個波束組合下的公共探測區域。
【文檔編號】G01S5/12GK103592626SQ201310584800
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年11月20日 優先權日:2013年11月20日
【發明者】嚴波, 胡進 申請人:中國船舶重工集團公司第七二四研究所