基于目标水下极低频矢量电磁场的阵列被动定位跟踪方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113702903A(43)申请公布日2021.11.26(21)申请号202111105138.4(22)申请日2021.09.22(71)申请人中船海洋探测技术研究院有限公司地址214135江苏省无锡市菱湖大道111号飞鱼座D幢5楼(72)发明人陈庆作张宝强周春姜浩唐炳玲赵明朱心宇刘聪苑黎明郑洪浩李同宇(74)专利代理机构无锡华源专利商标事务所(普通合伙)32228代理人过顾佳(51)Int.Cl.G01S5/02(2010.01)权利要求书2页说明书6页附图2页(54)发明名称基于目标水下极低频矢量电磁场的阵列被动定位跟踪方法(57)摘要本发明公开了一种基于目标水下极低频矢量电磁场的阵列被动定位跟踪方法，涉及水中目标非声探测与识别技术领域，该方法基于目标电磁场的极化特性，使用1个电磁站探测到的矢量电磁信号估计目标的方位，存在不少于2个的n个电磁站时，每2个电磁站可估计出一个目标位置，对n(n‑1)/2个估计位置进行基于高斯函数的反距离加权平均，从而确定目标的位置，并通过n个电磁站对目标矢量电磁场的实时监测，实现对目标的跟踪。CN113702903ACN113702903A权利要求书1/2页1.一种基于目标水下极低频矢量电磁场的阵列被动定位跟踪方法，其特征在于，所述方法包括：每个电磁站根据探测到的目标水下极低频对应的矢量电磁场信号确定目标相对于所述电磁站的平面方位，所述电磁站的数量n≥2；以所述电磁站和目标所在平面为xy平面，定义x轴方向为正北方向，y轴方向为正东方向；每两个电磁站Rei、Rej根据目标分别相对于电磁站Rei、Rej的平面方位θi和θj确定一个目标位置解(xsij，ysij)，根据确定的所有目标位置解得到目标平面位置(xs，ys)，完成一次目标定位，其中i∈{1，2，...，n}，j∈{1，2，...，n}且i≠j；所述电磁站每隔时间Δt对目标进行一次定位，根据每次目标定位确定的目标平面位置(xs，ys)实现对目标的跟踪。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述每个电磁站根据探测到的目标水下极低频对应的矢量电磁场信号确定目标相对于所述电磁站的平面方位，包括：根据电磁站Rei通道的方位角φ1i、φ2i和探测到的目标水下极低频对应的电磁场信号分量F1i、F2i确定x轴和y轴方向的电磁场信号正交分量Fxi和Fyi；在所述xy平面以电磁站Rej为中心，将方位角度0°～360°均匀离散化为m等份，对每一个角度θa进行如下旋转计算得到旋转值：其中，θa＝0°+360°*(t‑1)/(m‑1)，a∈{1，2，...，m}且m≥180；根据所述旋转值Gi(θa)为最大值时的θa值确定目标相对于电磁站Rei的平面方位θi。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据确定的所有目标位置解得到目标平面位置坐标(xs，ys)，包括：根据每两个电磁站Rei、Rej确定的一个目标位置解(xsij，ysij)与所述电磁站Rei、Rej中点之间的距离计算所述目标位置解(xsij，ysij)的权重系数wij；按照公式对所述所有目标位置解(xsij，ysij)进行加权平均得到目标平面位置坐标(xs，ys)。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述每两个电磁站Rei、Rej根据所述目标的平面方位确定一个目标位置解(xsij，ysij)，包括：根据两个电磁站Rei、Rej之间的距离dij分别计算得到目标与所述两个电磁站Rei、Rej之间的距离ri和rj；根据目标与电磁站Rei的距离ri和目标相对于电磁站Rei的平面方位θi计算得到目标的两个位置解(xis1，yis1)和(xis2，yis2)；根据目标与电磁站Rej的距离rj和目标相对于电磁站Rej的平面方位θj计算得到目标的另两个位置解(xjs1，yjs1)和(xjs2，yjs2)；确定四个位置解中相同的两个位置解为目标位置解(xsij，ysij)。5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述确定x轴和y轴方向的电磁场信号正交分量Fxi和Fyi，包括按照如下公式计算：2CN113702903A权利要求书2/2页6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述旋转值Gi(θa)为最大值时的θa值存在两个解θa1和θa2，且θa1＝θa2+180°，所述θa1和θa2中的一个即为目标相对于电磁站Rei的平面方位θi，另一个即为目标平面位置(xs，ys)关于电磁站Rei中心对称位置处的平面方位θi+180°。7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据每两个电磁站Rei、Rej确定的一个目标位置解(xsij，ysij)与所述电磁站Rei、Rej中点之间的距离计算所述目标位置解(xsij，ysij)的权