本发明涉及信号定位，尤其涉及一种tdoa与aoa融合定位方法及系统
背景技术：
1、tdoa技术能够凭借目标信号到达多个tdoa站点的时差定位发射源位置。
2、然而在三维空间(3d)定位中，tdoa技术将面临挑战，其定位精度受到tdoa站点部署环境(位置、高度)的严格限制。具体地，在实际应用中，tdoa站点布站在高度维度上很难拉开距离，以至于3d定位结果的高度误差较大，同时也影响了位置精度，所以多数情况下仅能实现二维(2d)定位。
3、然而，该2d定位算法的准确度较低，这是因为2d定位算法忽略了高度信息对时差带来的影响，存在定位精度不准的问题。例如，有一空中目标，在同一地点随着高度变动时，接收机得到的目标信号时差矩阵会随高度变化而变化，导致2d定位计算结果出现偏差，在复杂环境中，这种误差会更加明显。
4、因而，如何利用tdoa技术实现精度较高的三维定位技术，已成为业界内亟需解决的技术问题。
技术实现思路
1、本发明提供一种tdoa与aoa融合定位方法及系统，解决了利用tdoa技术难以实现精度较高的三维定位技术的问题。
2、根据本发明的第一方面，提供了一种tdoa与aoa融合定位方法，tdoa站点的数量为n个，其中n为大于等于3的整数，该方法包括：
3、各tdoa站点分别对其测量范围内的信号进行接收，若接收到目标信号，则形成第一目标数据，所述第一目标数据包括接收到所述目标信号的时间信息；
4、根据n个所述tdoa站点形成的第一目标数据，获得估算二维坐标；
5、基于所述估算二维坐标，利用aoa站点进行aoa测量处理，得到所述aoa站点与所述目标之间的估算高度，所述估算高度作为初始校准高度；
6、基于估算二维坐标，得到n个所述tdoa站点与所述目标的估算距离；
7、基于所述估算距离以及所述初始校准高度，对n个所述tdoa站点与所述目标的估算距离进行迭代更新，获得目标二维坐标和目标高度；
8、所述目标二维坐标和所述目标高度融合得到目标三维坐标。
9、可选的，根据n个所述tdoa站点形成的第一目标数据，获得估算二维坐标的步骤包括：
10、根据所述第一目标数据中的所述时间信息计算所述tdoa站点间的时差：
11、τij＝ti-tj
12、其中，τij表示第i(i＝1,2,...,n)个所述tdoa站点与第j(j＝1,2,...,n)个所述tdoa站点接收所述目标信号的所述时差，ti表示第i个所述tdoa站点接收所述目标信号的时间，tj表示第j个所述tdoa站点接收所述目标信号的时间；
13、根据所述时差获取时差矩阵：
14、
15、其中，△t0表示所述时差矩阵；
16、根据所述时差矩阵获得所述估算二维坐标。
17、可选的，基于所述估算二维坐标，利用aoa站点进行aoa测量处理，得到估算高度的步骤包括：
18、所述aoa站点对其测量范围内的信号进行接收，若接收到所述目标信号，则形成第二目标数据，所述第二目标数据包含所述目标信号的方向强度；
19、识别所述目标信号的最大信号强度的方向，基于所述aoa站点的位置和所述目标信号的最大信号强度的方向获取所述aoa站点到所述目标的目标估计俯仰角；
20、根据所述目标估计俯仰角和所述估算二维坐标得到所述估算高度。
21、可选的，对n个所述tdoa站点与所述目标的估算距离进行迭代更新，获得目标二维坐标和目标高度的步骤包括：
22、基于所述估算距离以及所述初始校准高度，更新n个所述tdoa站点与所述目标的估算距离；
23、基于更新后的所述估算距离，更新n个所述tdoa站点之间的时差，获得更新后的时差矩阵；
24、基于更新后的时差矩阵，更新所述估算二维坐标，获得更新后的估算二维坐标；
25、判断所述估算二维坐标与更新后的所述估算二维坐标的差值是否小于第一设定距离；
26、若否，基于更新后的所述估算二维坐标、利用所述aoa站点进行aoa测量处理，更新所述估算高度，根据更新后的估算高度和估算高度更新所述初始校准高度，基于更新后的所述估算距离以及更新后的所述初始校准高度，继续迭代更新；
27、若是，则判断更新后的估算二维坐标为所述目标二维坐标，基于更新后的所述估算二维坐标、利用所述aoa站点进行aoa测量处理更新所述估算高度，根据更新后的估算高度和估算高度更新所述初始校准高度，更新后的所述初始校准高度作为所述目标高度。
28、可选的，根据所述估算高度和更新后的所述估算高度更新所述初始校准高度：
29、h′n＝|hn-hn-1
30、其中，n为大于0的整数，n表示迭代更新的更新次数，hn＇表示第n次更新后的所述初始校准高度，hn表示第n次更新后的所述估算高度，h0表示估算高度。
31、可选的，基于所述估算距离或更新后的估算距离以及所述初始校准高度，更新n个所述tdoa站点与所述目标的估算距离：
32、
33、其中，dn,i表示第i个所述tdoa站点与所述目标的第n次更新后的所述估算距离，d0,i表示第i个所述tdoa站点与所述目标的所述估算距离，h0＇表示初始校准高度，所述初始校准高度等于所述估算高度。
34、可选的，基于更新后的估算距离，更新n个所述tdoa站点之间的时差：
35、
36、其中，τn,ij表示第i(i＝1,2,...,n)个所述tdoa站点与第j(j＝1,2,...,n)个所述tdoa站点之间的第n次更新后的所述时差，dn,i表示第i个所述tdoa站点与所述目标的第n次更新后的所述估算距离，dn,i表示第i个所述tdoa站点与所述目标的第n次更新后的所述估算距离，c为光速度，c≈3×108km/h。
37、可选的，基于更新后的n个所述tdoa站点之间的时差，获得更新后的时差矩阵：
38、
39、其中，△tn表示第n次更新后的所述时差矩阵。
40、可选的，所述第一设定距离为3m。
41、可选的，任意两个所述tdoa站点之间的距离大于等于300m。
42、可选的，所述aoa站点分布于所述tdoa站点分布的区域内。
43、可选的，对所述目标二维坐标和所述目标高度融合得到目标三维坐标：
44、
45、其中，p3d表示目标三维坐标，p2d表示所述目标二维坐标，h′表示所述目标高度，表示物理学融合符号。
46、根据本发明的第二方面，提供了一种tdoa与aoa融合定位系统，该系统中tdoa站点的数量为n个，n为大于等于3的整数，该系统包括：
47、目标识别模块：各tdoa站点分别对其测量范围内的信号进行接收，若接收到目标信号，则形成第一目标数据，所述第一目标数据包括接收到所述目标信号的时间信息；
48、二维坐标获取模块：根据n个所述tdoa站点形成的第一目标数据，获得估算二维坐标；
49、估算高度获取模块：基于所述估算二维坐标，利用aoa站点进行aoa测量处理，得到估算高度，所述估算高度作为初始校准高度；
50、距离估算模块：基于估算二维坐标，得到n个所述tdoa站点与所述目标的估算距离；
51、迭代校准模块：基于所述估算距离以及所述初始校准高度，对n个所述tdoa站点与所述目标的估算距离进行迭代更新，获得目标二维坐标和目标高度；
52、坐标转换模块：对所述目标二维坐标和所述目标高度融合得到目标三维坐标。
53、与现有技术相比，本发明实施例的技术方案具有以下有益效果：
54、本发明提供了一种时差定位与到达角度测量融合的定位方法，通过各tdoa站点分别对其测量范围内的信号进行接收，若接收到目标信号，则形成第一目标数据，第一目标数据包括接收到目标信号的时间信息；根据n个tdoa站点形成的第一目标数据，获得估算二维坐标；基于估算二维坐标，利用aoa站点进行aoa测量处理，得到估算高度，根据估算高度得到初始校准高度；基于估算二维坐标，得到n个tdoa站点与目标的估算距离；基于估算距离以及初始校准高度，对n个tdoa站点与目标的估算距离进行迭代更新，获得目标校准二维坐标和目标高度；对目标二维坐标和目标高度融合得到目标三维坐标。该方法不仅提升了二维定位的精度，得到了精度较高的目标高度，还实现了高精度的三维定位。
1.一种tdoa与aoa融合定位方法，其特征在于，tdoa站点的数量为n个，其中n为大于等于3的整数；
2.如权利要求1所述的tdoa与aoa融合定位方法，其特征在于，根据n个所述tdoa站点形成的第一目标数据，获得估算二维坐标的步骤包括：
3.如权利要求1所述的tdoa与aoa融合定位方法，其特征在于，基于所述估算二维坐标，利用aoa站点进行aoa测量处理，得到估算高度的步骤包括：
4.如权利要求1所述的tdoa与aoa融合定位方法，其特征在于，对n个所述tdoa站点与所述目标的估算距离进行迭代更新，获得目标二维坐标和目标高度的步骤包括：
5.如权利要求4所述的tdoa与aoa融合定位方法，其特征在于，根据所述估算高度和更新后的所述估算高度更新所述初始校准高度：
6.如权利要求5所述的tdoa与aoa融合定位方法，其特征在于，基于所述估算距离或更新后的估算距离以及所述初始校准高度，更新n个所述tdoa站点与所述目标的估算距离：
7.如权利要求6所述的tdoa与aoa融合定位方法，其特征在于，基于更新后的估算距离，更新n个所述tdoa站点之间的时差：
8.如权利要求7所述的tdoa与aoa融合定位方法，其特征在于，基于更新后的n个所述tdoa站点之间的时差，获得更新后的时差矩阵：
9.如权利要求4所述的tdoa与aoa融合定位方法，其特征在于，所述第一设定距离为3m。
10.如权利要求1所述的tdoa与aoa融合定位方法，其特征在于，任意两个所述tdoa站点之间的距离大于等于300m。
11.如权利要求1所述的tdoa与aoa融合定位方法，其特征在于，所述aoa站点分布于所述tdoa站点分布的区域内。
12.如权利要求1所述的tdoa与aoa融合定位方法，其特征在于，对所述目标二维坐标和所述目标高度融合得到目标三维坐标：
13.一种tdoa与aoa融合定位系统，其特征在于，能够运用权利要求1～12任一项所述的方法，该系统包括：
