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恭喜宁波大学李宇峰获国家专利权

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龙图腾网恭喜宁波大学申请的专利未知发射机位置和信号传播速度的椭圆定位方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN114296028B

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-03-18发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202111370339.7,技术领域涉及:G01S5/12;该发明授权未知发射机位置和信号传播速度的椭圆定位方法是由李宇峰;王刚设计研发完成,并于2021-11-18向国家知识产权局提交的专利申请。

未知发射机位置和信号传播速度的椭圆定位方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种未知发射机位置和信号传播速度的椭圆定位方法,其先确定时延测量值的直接路径模型和间接路径模型;然后对直接路径模型和间接路径模型进行处理,进而构建带有约束的加权最小二乘问题;接着使用半正定松弛技术将带有约束的加权最小二乘问题松弛为凸的半正定规划问题;再在凸的半正定规划问题中添加惩罚项,得到带惩罚项的半正定规划问题;最后采用内点法求解带惩罚项的半正定规划问题,得到目标位置的最终估计值和发射机位置的最终估计值;优点是其无需知道发射机位置的先验信息,且在未知信号传播速度的情况下就能够精确地定位出目标的位置。

本发明授权未知发射机位置和信号传播速度的椭圆定位方法在权利要求书中公布了:1.一种未知发射机位置和信号传播速度的椭圆定位方法,其特征在于包括以下步骤:步骤1:在多输入多输出雷达系统中,建立一个平面坐标系或空间坐标系作为参考坐标系,并设定存在N个用于接收信号的接收机、一个用于发射信号的发射机和一个目标,且设定发射机和接收机时钟同步,发射机在参考坐标系中的真实坐标位置未知,目标在参考坐标系中的真实坐标位置未知,N个接收机在参考坐标系中的真实坐标位置已知,将发射机在参考坐标系中的真实坐标位置记为to,将目标在参考坐标系中的真实坐标位置记为uo,将第j个接收机在参考坐标系中的真实坐标位置记为sj;其中,参考坐标系为平面坐标系时N≥3,参考坐标系为空间坐标系时N≥4,1≤j≤N;步骤2:将发射机发射的信号直接被第j个接收机接收的时延的测量值记为τd,j,将发射机发射的信号经过目标反射后被第j个接收机接收的时延的测量值记为τr,j;然后将τd,j的直接路径模型表示为:将τr,j的间接路径模型表示为:1≤j≤N;其中,co表示发射机发射信号的信号传播速度,符号“||||”为求欧几里德范数符号,Δτd,j表示发射机发射的信号直接被第j个接收机接收的情况下信号传播路径上的测量噪声,Δτr,j表示发射机发射的信号经过目标反射后被第j个接收机接收的情况下信号传播路径上的测量噪声;步骤3:对τd,j的直接路径模型1≤j≤N进行转换,先等式两边乘以co,然后等式两边平方,再忽略二阶噪声项后得到1≤j≤N;并对τr,j的间接路径模型1≤j≤N进行转换,先等式两边乘以co,然后将||uo-to||移到等式左边,得到coτr,j-||uo-to||=||uo-sj||+coΔτr,j,1≤j≤N,再对coτr,j-||uo-to||=||uo-sj||+coΔτr,j,1≤j≤N等式两边平方并忽略二阶噪声项得到1≤j≤N;然后令将分别代入和中,对应得到和其中,上标“T”表示向量的转置,εd,j和εr,j均为引用的中间变量,εd,j=coΔτd,j,εr,j=coΔτr,j,α为比例因子且α>0,为引用的中间变量;步骤4:根据和构建带有约束的加权最小二乘问题,描述为:其中,min表示最小化函数,s.t.表示“受约束于”,b、br和bd均为引入的中间向量,且已知,s1表示第1个接收机在参考坐标系中的真实坐标位置,sN表示第N个接收机在参考坐标系中的真实坐标位置,Ar=[ar1,…,arN],ar1和arN根据得到,0k表示长度为k且元素的值全为0的列向量,Ad=[ad1,…,adN],ad1和adN根据得到,A、Ar和Ad均为引入的中间矩阵,且已知,ar1和arN、ad1和adN均为引入的中间向量,且已知,B=blkdiagBr,Bd,Br=diag||uo-s1||,…,||uo-sN||,Bd=diag||s1-to||,…,||sN-to||,blkdiag表示生成以矩阵块为对角线的矩阵,diag表示生成对角线矩阵,W、B、Br、Bd和均为引入的中间矩阵,Δτ表示测量噪声向量,Δτ服从均值为0、协方差矩阵为Qτ的高斯分布,Δτr=[Δτr,1,…,Δτr,N]T,Δτd=[Δτd,1,…,Δτd,N]T,Δτr和Δτd均为引入的中间向量,Δτr,1表示发射机发射的信号经过目标反射后被第1个接收机接收的情况下信号传播路径上的测量噪声,Δτr,N表示发射机发射的信号经过目标反射后被第N个接收机接收的情况下信号传播路径上的测量噪声,Δτd,1表示发射机发射的信号直接被第1个接收机接收的情况下信号传播路径上的测量噪声,Δτd,N表示发射机发射的信号直接被第N个接收机接收的情况下信号传播路径上的测量噪声,Qτ表示Δτ的协方差矩阵,y表示引入的优化变量,y为维数为2k+5×1的列向量,k表示参考坐标系的维度,若参考坐标系为平面坐标系则k=2,若参考坐标系为空间坐标系则k=3,y2k+1表示y的第2k+1个元素,y2k+2表示y的第2k+2个元素,y2k+3表示y的第2k+3个元素,y2k+4表示y的第2k+4个元素,y2k+5表示y的第2k+5个元素,y1:k表示y的第1个到第k个元素组成的向量,yk+1:2k表示y的第k+1个到第2k个元素组成的向量;步骤5:令Y=yyT,并使用半正定松弛技术将步骤4中的带有约束的加权最小二乘问题松弛为凸的半正定规划问题,描述为:其中,Y为引入的辅助变量,tr表示求矩阵的迹,Y2k+4,2k+4表示Y的第2k+4行第2k+4列元素,Y2k+1,2k+5表示Y的第2k+1行第2k+5列元素,Y1:k,1:k表示Y中从第1行到第k行和从第1列到第k列的所有元素构成的矩阵,Yk+1:2k,k+1:2k表示Y中从第k+1行到第2k行和从第k+1列到第2k列的所有元素构成的矩阵,Y1:k,k+1:2k表示Y中从第1行到第k行和从第k+1列到第2k列的所有元素构成的矩阵;步骤6:在步骤5中的凸的半正定规划问题中添加惩罚项YI,I,得到带惩罚项的半正定规划问题,描述为:其中,10λ为惩罚项系数,λ表示惩罚项系数的指数;步骤7:采用内点法求解带惩罚项的半正定规划问题,得到uo的近似全局最优解和to的近似全局最优解,对应作为uo的最终估计值和to的最终估计值,对应记为和

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