一种基于单外辐射源伪距测量差的自定位方法与流程

专利2022-06-29  54


本发明属于无线电定位导航领域,具体涉及一种基于单外辐射源伪距测量差的自定位方法。



背景技术:

定位导航授时技术是国家安全和发展的重大战略基础,是联合作战和精确打击的必要条件。目前卫星导航定位系统已得到广泛应用,但由于未来战场环境的多样性和复杂性,特别是在重点区域监视和精确打击中,战场环境将扩展到包括密集城区、高山峡谷、南北两极等区域,并且在交战区域将存在大量高强度的干扰和恶意欺骗,电磁环境异常恶劣,卫星导航难以提供高性能、高可用、高可靠的服务,无法为我军指挥控制和精确打击提供不可或缺的时空信息保障。因此,迫切需要针对卫星导航的局限性和脆弱性,研究开发各种不依赖于卫星导航的定位、导航与授时技术,构成对卫星导航的增强、补充和备份。

发明的内容

本发明需解决技术问题是提供一种不依赖于卫星导航的自定位方法。

为解决上述技术问题,本发明提出了一种基于单外辐射源伪距测量差的自定位方法,包括如下步骤:

a)接收机可以获取单一站点辐射源o点的辐射信号,单一站点辐射源o点的坐标位置为已知坐标点(a,b);

b)接收机随载体按直线行进,由a点出发,先后经过b点、c点、d点;

c)利用运动传感器速度积分,运动传感器输出a点到b点的距离l1,b点到c点的距离l2,c点到d点的距离l3,航向角度为θ;

d)获得载体在a点、b点、c点、d点距离辐射源o点的伪距wa、wb、wc、wd,对伪距差值处理;

e)依据各点在平面中的几何关系,获得a点、b点、c点、d点、m点各点的准确坐标位置。

进一步,所述获得a点、b点、c点、d点、m点各点的准确坐标位置,航向角度为θ,具体方法如下:

设辐射源距离接收机运动直线轨迹的直线距离为z,辐射源到运动轨迹的垂线相交于m点,a点到m点间线段长为y,a点到辐射源o点的距离为x;

对伪距差值处理,即得到oa与ob距离差:wb-wa=δ1,ob与oc距离差wc-wb=δ2、oc与od距离差wd-wc=δ3;

由公式下列可以计算出未知数据x,y,z

z2 (l1-y)2=(x δ1)2

z2 (l1 l2-y)2=(x δ1 δ2)2

z2 (l1 l2 l3-y)2=(x δ1 δ2 δ3)2

依据下列公式获得a、b、c、d、m各点的准确坐标位置,

(a-ma)2 (b-mb)2=z2

(a-aa)2 (b-ab)2=x2

(a-ba)2 (b-bb)2=(x δ1)2

(a-ca)2 (b-cb)2=(x δ1 δ2)2

(a-da)2 (b-db)2=(x δ1 δ2 δ3)2

(ma-aa)2 (mb-ab)2=y2

本发明的有益效果是:本发明的方法在导弹相对辐射源切向运动的前提下,提出了一种基于单外辐射源伪距测量差的自定位方法,可以获得时钟偏差影响较小的定位结果,在利用单站发射台进行相对定位时,可降低环境设施保障条件要求,提高定位精度。

附图说明

图1为本发明基于伪距测量差的单站定位方法流程图。

具体实施方式

下面结合图1对本发明实施方式作进一步详细说明。

当导弹相对辐射源切向运动,移动接收机只能获得单一站点辐射源信号时,可结合其他运动传感器(如惯导)的短时信息辅助自身定位。

步骤101:接收机可以获取单一站点辐射源o点的辐射信号;接收机应用该定位方法进行定位期间,均可以获得辐射源的有效辐射信号。单一站点辐射源o点的坐标位置为已知坐标点(a,b)。

步骤102:接收机随载体按直线行进,由a点出发,先后经过b点、c点、d点。载体运动的直线路径由惯导等运动传感器确保,且全程由运动传感器同步获得载体的b点、c点、d点的航速和航向,并记录航迹。获得a点、b点、c点、d点的相对距离关系,但其坐标均为未知量,a点坐标为(aa,ab),b点坐标(ba,bb)、c点坐标(ca,cb)、d点坐标(da,db)。

步骤103:辐射源距离接收机运动直线轨迹的直线距离为z(未知数据),辐射源到运动轨迹的垂线,与运动轨迹或运动轨迹的延长线所在直线,相交于m(ma,mb)点,a点到m点间线段长为±y(未知数据),与运动轨迹同向符号取正,与运动轨迹反向符号取负,a点到辐射源o点的距离为x(未知数据)。

步骤104:由惯导等运动传感器获得载体的速度和航向角度。利用运动传感器速度积分,运动传感器输出a点到b点的距离l1,b点到c点的距离l2,c点到d点的距离l3,航向角度为θ。

步骤105:从步骤101所述接收机所获取的辐射信号中,获得载体在a点、b点、c点、d点距离辐射源o点的伪距wa、wb、wc、wd。其中,a点的伪距wa为步骤103所述未知数据x的伪距测量值。

步骤106:步骤105所述伪距测量值,经过伪距差值处理,即得到oa与ob距离差:wb-wa=δ1,ob与oc距离差wc-wb=δ2、oc与od距离差wd-wc=δ3。

步骤107:由测量和计算出的已知数据l1、l2、l3、δ1、δ2、δ3,经下列公式可以计算出未知数据x,y,z。

z2 (l1-y)2=(x δ1)2

z2 (l1 l2-y)2=(x δ1 δ2)2

z2 (l1 l2 l3-y)2=(x δ1 δ2 δ3)2

步骤108:依据各点在平面中的几何关系,可获得a点、b点、c点、d点、m点各点的准确坐标位置,a(aa,ab),b(ba,bb),c(ca,cb),d(da,db),m(ma,mb)。

(a-ma)2 (b-mb)2=z2

(a-aa)2 (b-ab)2=x2

(a-ba)2 (b-bb)2=(x δ1)2

(a-ca)2 (b-cb)2=(x δ1 δ2)2

(a-da)2 (b-db)2=(x δ1 δ2 δ3)2

(ma-aa)2 (mb-ab)2=y2


技术特征:

1.一种基于单外辐射源伪距测量差的自定位方法,包含以下步骤:

a)接收机可以获取单一站点辐射源o点的辐射信号,单一站点辐射源o点的坐标位置为已知坐标点(a,b);

b)接收机随载体按直线行进,由a点出发,先后经过b点、c点、d点;

c)利用运动传感器速度积分,运动传感器输出a点到b点的距离l1,b点到c点的距离l2,c点到d点的距离l3,航向角度为θ;

d)获得载体在a点、b点、c点、d点距离辐射源o点的伪距wa、wb、wc、wd,对伪距差值处理;

e)依据各点在平面中的几何关系,获得a点、b点、c点、d点、m点各点的准确坐标位置。

2.一种基于单外辐射源伪距测量差的自定位方法,其特征在于,所述获得a点、b点、c点、d点、m点各点的准确坐标位置,航向角度为θ,具体方法如下:

设辐射源距离接收机运动直线轨迹的直线距离为z,辐射源到运动轨迹的垂线相交于m点,a点到m点间线段长为y,a点到辐射源o点的距离为x;

对伪距差值处理,即得到oa与ob距离差:wb-wa=δ1,ob与oc距离差wc-wb=δ2、oc与od距离差wd-wc=δ3;

由公式下列可以计算出未知数据x,y,z

z2 (l1-y)2=(x δ1)2

z2 (l1 l2-y)2=(x δ1 δ2)2

z2 (l1 l2 l3-y)2=(x δ1 δ2 δ3)2

依据下列公式获得a、b、c、d、m各点的准确坐标位置,

(a-ma)2 (b-mb)2=z2

(a-aa)2 (b-ab)2=x2

(a-ba)2 (b-bb)2=(x δ1)2

(a-ca)2 (b-cb)2=(x δ1 δ2)2

(a-da)2 (b-db)2=(x δ1 δ2 δ3)2

(ma-aa)2 (mb-ab)2=y2

技术总结
本发明公开了一种基于单外辐射源伪距测量差的自定位方法,在导弹相对辐射源切向运动的前提下,接收机可以获取单一站点辐射源O点的辐射信号,由A点出发,先后经过B点、C点、D点,利用运动传感器速度积分,获得A点到B点的距离、B点到C点的距离、C点到D点的距离、航向角度,以及载体在A点、B点、C点、D点距离辐射源O点的伪距,最后依据各点在平面中的几何关系,获得A点、B点、C点、D点、M点各点的准确坐标位置。本发明在利用单站发射台进行相对定位时,可降低环境设施保障条件要求,提高定位精度。

技术研发人员:方辉;曲世勃;孙铭芳
受保护的技术使用者:北京华航无线电测量研究所
技术研发日:2018.12.03
技术公布日:2020.06.09

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