CN101051872A - 一种结合asf(td)和asf(toa)测量获取asf(toa)的方法 - Google Patents

一种结合asf(td)和asf(toa)测量获取asf(toa)的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种结合ASF(TD)和ASF(TOA)测量获取ASF(TOA)的方法，首先测量得到单个长波台站的ASF(TOA)以及该台与其它台间ASF(TD)的数据，获得航线上所有台站ASF(TOA)的修正量，由于每一条电波传播路径上的ASF(TOA)值在的海域(远离海岸效应区)为一常数，因此航线上每一点ASF(TOA)测量值可应用到该电波传播路径除海岸效应影响区的整个海域上，即得到由台站到航线起点和终点两条射线所包围的扇形海域的ASF(TOA)修正数据，进而得到各个台站所覆盖的上述扇形区域的ASF(TOA)修正数据。本发明方法从单台海上ASF(TOA)测量数据和该台与其它台间ASF(TD)测量数据，获取海上更大区域、更多台站ASF(TOA)数据，减小了ASF(TOA)数据的测量难度和工作量。

Description

一种结合ASF(TD)和ASF(TOA)测量获取ASF(TOA)的方法
技术领域
本发明属于电波传播测量技术领域，涉及一种海上长波传播时延修正量的测量方法，具体涉及采用单个长波台站发射信号的ASF(TOA)测量数据，和台链的ASF(TD)测量数据，获取更大区域更多台站ASF(TOA)数据的方法。
背景技术
长波信号具有覆盖范围大、全天候、成本低、抗干扰能力强、可靠性高、稳定性好、用户量无限等突出优点，常用于无线电导航定位系统和授时系统，但其传播时延与传播路径上的地形、地物、大气环境等因素有关，存在较大的预测误差，限制了长波导航定位系统及授时系统的精度。为了提高长波的导航定位和授时系统的精度，需要在整个长波覆盖区域对电波传播时延进行修正，建立电波传播时延修正数据库。而高效、经济、快速的长波传播时延修正量的测量方法是建立高精度传播时延修正库的基础。
把电波沿实际路径的传播时延与其在相同距离海水中的传播延时之差称为附加二次相位因子ASF(Additional Secondary Phase Factor)。ASF修正量可分为二种：一种是基于到达时刻TOA(Time Of Arrival)测量的传播时延修正量ASF(TOA)，该方法通过测量长波信号的发射时刻和接收时刻得到传播时延，进而得到ASF(TOA)；另一种是基于主副台的传播时差TD(Time Difference)测量的传播时延修正量ASF(TD)，该方法通过测量主台和副台发射信号到达接收机的时间之差，进而得到时差修正量ASF(TD)。
两种测量方法都需要用到发射台和接收点的坐标位置。基于到达时刻的传播时延修正量测量，需要用到统一的时间基准，以获得在同一时间基准下的发射时刻和接收时刻，测量设备多，测量方法复杂，而基于时差的传播时延修正量是通过测量主副台信号的到达时差信息得到的，当两个发射台时钟严格同步时，接收机端可以不用考虑时间的统一问题，测量设备少、测量方法简单。
发明内容
本发明的目的在于提供一种结合ASF(TD)和ASF(TOA)测量获取ASF(TOA)的方法，采用单个长波台站发射信号的ASF(TOA)测量数据和台链的ASF(TD)测量数据，来获取海上更大区域、更多台站ASF(TOA)数据，该方法减小了ASF(TOA)数据的测量难度和工作量。
本发明所采用的技术方案是：一种结合ASF(TD)和ASF(TOA)测量获取ASF(TOA)的方法，采用单台ASF(TOA)测量数据和该台与其它台间ASF(TD)的测量数据，来获取海上更大区域、更多台站ASF(TOA)的数据，该方法包括下列步骤：
步骤1，测量得到单个长波M台站的ASF(TOA)数据，其修正量为ASF(TOA)M；测量得到M台站与其它X、Y、Z台站间信号时差修正量ASF(TD)MX、ASF(TD)MY和ASF(TD)MZ；
步骤2，航线上所有台站ASF(TOA)修正量的获取；
将步骤1得到的ASF(TOA)M和ASF(TD)MX、ASF(TD)MY和ASF(TD)MZ分别代入下式，分别得到测量航线上X、Y和Z台的电波传播到达时刻修正量ASF(TOA)X、ASF(TOA)Y和ASF(TOA)Z，
ASF(TOA)X＝ASF(TD)MX+ASF(TOA)M-EDMX
ASF(TOA)Y＝ASF(TD)MY+ASF(TOA)M-EDMY
ASF(TOA)Z＝ASF(TD)MZ+ASF(TOA)M-EDMZ
其中，EDMX，EDMY，EDMZ分别为X、Y、Z发射台的发射时刻与M台发射时刻之差；
步骤3，航线上各个台站覆盖区域的ASF(TOA)获得；
上述步骤2得到的航线上每一点ASF(TOA)的测量值应用到该电波传播路径除海岸效应影响区的整个海域上，即得到由台站到航线起点和终点两条射线所包围的扇形海上区域的ASF(TOA)修正数据，进而得到航线上各个台站所覆盖的上述扇形区域的ASF(TOA)修正数据。
本发明的特点在于利用一个台站的ASF(TOA)和其与其它台站的ASF(TD)测量值获得其它台站的ASF(TOA)修正量，长波传播修正量可用于30kHz～30MHz频率范围的电波传播时延修正，减少了ASF(TOA)修正数据测量的复杂度和工作量。
附图说明
图1为测量航线及台站分布示意图；
图2为M台ASF(TOA)数据覆盖区域示意图；
图3为X台ASF(TOA)数据覆盖区域示意图；
图4为Y台ASF(TOA)数据覆盖区域示意图。
其中，M、X、Y分别为三个长波发射台站，A为航线起点，B为航线终点，AB间曲线为测量航线。1为海岸线，2为MA射线，3为MB射线，4为XA射线，5为XB射线，6为YA射线，7为YB射线。图2中阴影区为M台ASF(TOA)修正数据库覆盖区域图，图3中阴影区为X台ASF(TOA)修正数据库覆盖区域图，图4中阴影区为Y台ASF(TOA)修正数据库覆盖区域图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实例对本发明进行详细说明。
本发明的测量方法按以下步骤进行：
步骤1，沿某一海上航线，采用ASF(TOA)测量方法，测量某单个长波台站的ASF(TOA)数据；同时采用ASF(TD)测量方法，测量该台站与其它台站的ASF(TD)数据。设进行ASF(TOA)测量的长波台站记为M，其修正量为：ASF(TOA)M，其它台站分别记为X，Y，Z，在同一位置，从两个长波台站的ASF(TOA)修正量很容易得到它们间的ASF(TD)修正量，将其它各台与M台站间信号时差修正量ASF(TD)分别记为：ASF(TD)MX，ASF(TD)MY，ASF(TD)MZ。
步骤2，航线上所有台站ASF(TOA)修正量的获取。由步骤1获取的测量航线上M台的到达时刻修正量ASF(TOA)M测量值，及其它各台与M台站间时差修正量：ASF(TD)MX，ASF(TD)MY，ASF(TD)MZ的测量值，可根据下列公式分别得到测量航线上X、Y和Z台的电波传播到达时刻修正量：ASF(TOA)X，ASF(TOA)Y，ASF(TOA)Z，
ASF(TOA)X＝ASF(TD)MX+ASF(TOA)M-EDMX
ASF(TOA)Y＝ASF(TD)MY+ASF(TOA)M-EDMY
ASF(TOA)Z＝ASF(TD)MZ+ASF(TOA)M-EDMZ
其中EDMX，EDMY，EDMZ分别为X、Y、Z发射台的发射时刻与M台发射时刻之差，可由测量设备系统给定。
步骤3，海上各个台站覆盖区域的ASF(TOA)的获得。由于ASF(TOA)是指电波沿传播路径的传播时延相对于纯海水路径的附加量，因此当实际传播路径上的海水路径增加时，ASF(TOA)修正量基本保持不变。因此每一条电波传播路径上的ASF(TOA)值在的海域(远离海岸效应影响区)为一常数，航线上每一点ASF(TOA)的测量值可推广到该电波传播路径(除海岸效应影响区)的整个海域上。这样，通过一条海上航线的ASF(TOA)测量值，可得到由台站分别到航线起点和终点两条射线所包围的扇形海上区域的ASF(TOA)修正数据，即而可建立该区域范围的ASF(TOA)修正数据库。
实施例
罗兰C导航系统的海上ASF(TOA)修正量的测量
罗兰C导航系统是一种100kHz的低频无线电导航系统，传统的罗兰C系统是采用基于时差测量的双曲线定位方法，一般由三个发射台组成一个台链，其中一个为主台(记为M台)，两个为副台(分别记为X台和Y台)，接收机通过测量主副台信号的到达时差TD1和TD2进行二维定位。采用本发明方法测量M、X和Y台的ASF(TOA)修正量的步骤如下：
步骤1，如图1所示，沿海上航线AB，测量M台的ASF(TOA)修正量，记为ASF(TOA)M，同时测量M台分别和X台Y台间的ASF(TD)修正量，分别记为：ASF(TD)MX和ASF(TD)MY。
步骤2：航线上X和Y台ASF(TOA)修正量的获取。由步骤1获取的航线上的ASF(TOA)M、ASF(TD)MX和ASF(TD)MY测量值，分别计算出测量航线上X和Y台的到达时刻修正量ASF(TOA)X和ASF(TOA)Y，
ASF(TOA)X＝ASF(TD)MX+ASF(TOA)M-EDMX
ASF(TOA)Y＝ASF(TD)MY+ASF(TOA)M-EDMY
其中EDMX和EDMY分别为X和Y发射台的发射时刻与M台发射时刻之差，由罗兰C导航系统发布。
步骤3，海上各个台站覆盖区域的ASF(TOA)计算。由于每一条电波传播路径上的ASF(TOA)值在的海域(远离海岸效应影响区)为一常数，因此航线上每一点ASF(TOA)的测量值可推广到该电波传播路径(除海岸效应影响区)的整个海域上。由AB航线上ASF(TOA)M、ASF(TD)MX和ASF(TD)MY的测量结果即可获得以下区域范围的ASF(TOA)修正数据：
M台的ASF(TOA)数据覆盖区域：图2中的射线2和3所包围的扇形海上区域，即图2中的阴影区域；
X台的ASF(TOA)数据覆盖区域：图3中的射线4和5所包围的扇形海上区域，即图3中的阴影区域；
Y台的ASF(TOA)数据覆盖区域：图4中的射线6和7所包围的扇形海上区域，即图4中的阴影区域。
采用本发明方法测量的传播时延修正数据可用于改善基于时差和基于到达时刻的罗兰C接收机的导航定位精度，同时可用于长波授时系统的传播时延修正，该传播时延修正数据可用于包含30kHz～300MHz频率范围的长波传播时延修正。

Claims (1)

1.一种结合ASF(TD)和ASF(TOA)测量获取ASF(TOA)的方法，采用单台ASF(TOA)测量数据和该台与其它台间ASF(TD)的测量数据，来获取海上更大区域、更多台站ASF(TOA)的数据，其特征在于，该方法包括下列步骤：
步骤1，测量得到单个长波M台站的ASF(TOA)数据，其修正量为ASF(TOA)M；测量得到M台站与其它X、Y、Z台站间信号时差修正量ASF(TD)MX、ASF(TD)MY和ASF(TD)MZ；
步骤2，航线上所有台站ASF(TOA)修正量的获取；
将步骤1得到的ASF(TOA)M和ASF(TD)MX、ASF(TD)MY和ASF(TD)MZ分别代入下式，分别得到测量航线上X、Y和Z台的电波传播到达时刻修正量ASF(TOA)X、ASF(TOA)Y和ASF(TOA)Z，
ASF(TOA)X＝ASF(TD)MX+ASF(TOA)M-EDMX
ASF(TOA)Y＝ASF(TD)MY+ASF(TOA)M-EDMY
ASF(TOA)Z＝ASF(TD)MZ+ASF(TOA)M-EDMZ
其中，EDMX，EDMY，EDMZ分别为X、Y、Z发射台的发射时刻与M台发射时刻之差；
步骤3，航线上各个台站覆盖区域的ASF(TOA)获得；
上述步骤2得到的航线上每一点ASF(TOA)的测量值应用到该电波传播路径除海岸效应影响区的整个海域上，即得到由台站到航线起点和终点两条射线所包围的扇形海上区域的ASF(TOA)修正数据，进而得到航线上各个台站所覆盖的上述扇形区域的ASF(TOA)修正数据。
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