CN105866811A - 一种基于地面合作信号的双星座定位方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于地面合作信号的双星座定位方法，首先将卫星信息和地面合作信号发射站的信息传递给信息预处理模块；然后信息预处理模块计算主、副星接收到同一个合作信号时的时差、频差测量值并将之传递给误差标校计算模块；然后误差标校计算模块计算出与定位精度有关的误差值并将这些值传递给信号定位重处理模块；最后利用信号定位重处理模块求解目标源精确位置；本发明所述的定位方法可以有效校正主卫星和副卫星之间的相对位置误差、主卫星和副卫星接收到目标信号的时差的系统误差、主卫星和副卫星的星座速度误差和主卫星和副卫星接收到目标信号的频差的系统误差，最终提高双星座系统对目标源的定位精度。

Description

一种基于地面合作信号的双星座定位方法

技术领域

本发明涉及卫星对地面电磁辐射源定位的技术领域，尤其涉及一种基于地面合作信号的双星座定位方法。

背景技术

双星座定位系统主要用于对卫星干扰信号进行侦测，进而实现对干扰源的定位，同时也可用于对空间电磁信号的监测；现有双星座定位系统主要包括地面卫星信息接收模块、信息预处理模块及信号定位处理模块；利用现有双星座定位系统对干扰源定位时，首先需要地面卫星信息接收模块接收来自卫星的原始测量数据、卫星信息以及任务计划；然后利用信息预处理模块对原始测量数据进行数据解析并测量信号参数，完成信号分选配对和时差频差测量处理，形成信号描述字信息，并传给定位处理模块；最后定位处理模块利用卫星测量的目标信号时差值和频差值，求解目标源精确位置。

但是双星座定位系统对目标的定位精度与星座位置测量精度、时差测量精度和频率测量精度等诸多因素有关，尤其是卫星长期在轨运行后，各种系统误差将发生变化，会对双星座辐射源定位精度产生严重的负面影响，从而导致双星座定位系统的定位精度过低，定位结果不可靠。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于地面合作信号的双星座定位方法，利用地面合作信号发射站辐射的合作信号，有效校正主卫星和副卫星之间的相对位置误差、主卫星和副卫星接收到目标信号的时差的系统误差、主卫星和副卫星的星座速度误差和主卫星和副卫星接收到目标信号的频差的系统误差，最终提高双星座系统对目标源的定位精度。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于地面合作信号的双星座定位方法，包括以下步骤：

A：地面卫星信息接收模块接收来自主卫星和副卫星采集到的目标源发射的目标信号的原始数据以及主卫星和副卫星参数信息，并将目标信号原始数据以及主卫星和副卫星参数信息传递给信息预处理模块，进入下一步；

B：合作信号构型模块依据卫星覆盖区域和地面辐射源资源，选择地面合作信号发射站，并将地面合作信号发射站的位置信息和合作信号的频率、脉冲宽度以及重复频率信息传递给信息预处理模块，包括以下步骤：

B1：合作信号构型模块选定任务区域；

B2：合作信号构型模块在任务区域内选择4个地面合作信号发射站，并将将选取的四个地面合作信号发射站的真实位置信息记为以地心为中心的三维坐标信息(x_r1,x_r2,x_r3,x_r4)；

B3：将选取的地面合作信号发射站的真实位置信息(x_r1,x_r2,x_r3,x_r4)和合作信号的频率、脉冲宽度以及重复频率信息传递给信息预处理模块，进入下一步；

C：信息预处理模块对目标信号源初始数据进行数据解析和分选，对合作信号进行分选，并计算主、副星接收到同一个合作信号时的时差、频差测量值，形成信号描述字信息，然后将信号描述字信息传递给误差标校计算模块，包括以下步骤：

C1：信息预处理模块对目标信号原始数据进行数据解析和分选；

C2：信息预处理模块对合作信号进行分选；

C3：信息预处理模块计算主星与副星接收到同一个合作信号时的时差值和频差值，将主星与副星接收到第i个合作信号时的时差测量值记为Δt_ri，将主星与副星接收到第i个合作信号时的频差测量值记为Δf_ri，i＝1,2,3,4，即主星与副星接收到四个合作信号的时差测量值为(Δt_r1,Δt_r2,Δt_r3,Δt_r4)，主星与副星接收到四个合作信号的频差测量值为(Δf_r1,Δf_r2,Δf_r3,Δf_r4)；进入下一步；

D：误差标校计算模块对主卫星和副卫星的位置信息和合作信号信息做定位增强处理，计算出主卫星和副卫星之间的相对位置误差、主卫星和副卫星的星座速度、主卫星和副卫星接收到目标信号的时差的系统误差和主卫星和副卫星接收到目标信号的频差的系统误差，并将这些值传递给信号定位重处理模块，包括以下步骤：

D1：定义各主卫星和副卫星的位置信息、合作信号信息：

设主卫星和副卫星接收到目标信号的时差的系统误差为δ_sys，设主卫星和副卫星接收到目标信号的频差的系统误差为σ_sys；用ΔX_sys＝[Δx_sys,Δy_sys,Δz_sys]^T表示主卫星和副卫星之间的相对位置误差，用X_ri＝[x_ri,y_ri,z_ri]^T表示第i个地面合作信号发射站的真实位置；用X＝[x,y,z]^T表示目标源的真实位置，X_j＝[x_j,y_j,z_j]^T表示主卫星和副卫星的测量位置，j＝1,2,用V_r＝[v_x,v_y,v_z]^T表示主卫星和副卫星的星座测量速度，用ΔV＝[Δv_x,Δv_y,Δv_z]^T表示主卫星和副卫星的星座速度误差，用Δt_ri表示主卫星和副卫星接收到目标信号的时差测量值，Δf_ri表示主卫星和副卫星接收到目标信号的频差测量值；

D2：依据卫星测量的TDOA值联立四个地面发射站的TDOA方程组，

$\left\{\begin{array}{c}||X_{r1}-X_1-{\mathrm{\ΔX}}_{sys}||-||X_{r1}-X_2||=c({\mathrm{\Δt}}_{r1}-{\mathrm{\δ}}_{sys})\\ ||X_{r2}-X_1-{\mathrm{\ΔX}}_{sys}||-||X_{r2}-X_2||=c({\mathrm{\Δt}}_{r2}-{\mathrm{\δ}}_{sys})\\ ||X_{r3}-X_1-{\mathrm{\ΔX}}_{sys}||-||X_{r3}-X_2||=c({\mathrm{\Δt}}_{r3}-{\mathrm{\δ}}_{sys})\\ ||X_{r4}-X_1-{\mathrm{\ΔX}}_{sys}||-||X_{r4}-X_2||=c({\mathrm{\Δt}}_{r4}-{\mathrm{\δ}}_{sys})\end{array}\right.$

c表示光速，将地面合作信号发射站的真实位置(x_r1,x_r2,x_r3,x_r4)代入方程组，求解得出主卫星和副卫星之间的相对位置误差ΔX_sys和主卫星和副卫星接收到目标信号的时差的系统误差δ_sys；

D3：依据卫星测量的FDOA值联立四个地面发射站的FDOA方程组，

$\left\{\begin{array}{c}\frac{{(V_r-\mathrm{\Δ}V)}^T*{r_{11}}^T}{||X_{r1}-X_1-{\mathrm{\ΔX}}_{sys}||}-\frac{{(V_r-\mathrm{\Δ}V)}^T*{r_{21}}^T}{||X_{r1}-X_2||}=c*\frac{1}{f_c}*({\mathrm{\Δf}}_{r1}-{\mathrm{\σ}}_{sys})\\ \frac{{(V_r-\mathrm{\Δ}V)}^T*{r_{12}}^T}{||X_{r2}-X_1-{\mathrm{\ΔX}}_{sys}||}-\frac{{(V_r-\mathrm{\Δ}V)}^T*{r_{22}}^T}{||X_{r2}-X_2||}=c*\frac{1}{f_c}*({\mathrm{\Δf}}_{r2}-{\mathrm{\σ}}_{sys})\\ \frac{{(V_r-\mathrm{\Δ}V)}^T*{r_{13}}^T}{||X_{r3}-X_1-{\mathrm{\ΔX}}_{sys}||}-\frac{{(V_r-\mathrm{\Δ}V)}^T*{r_{23}}^T}{||X_{r3}-X_2||}=c*\frac{1}{f_c}*({\mathrm{\Δf}}_{r3}-{\mathrm{\σ}}_{sys})\\ \frac{{(V_r-\mathrm{\Δ}V)}^T*{r_{14}}^T}{||X_{r4}-X_1-{\mathrm{\ΔX}}_{sys}||}-\frac{{(V_r-\mathrm{\Δ}V)}^T*{r_{24}}^T}{||X_{r4}-X_2||}=c*\frac{1}{f_c}*({\mathrm{\Δf}}_{r4}-{\mathrm{\σ}}_{sys})\end{array}\right.$

其中：

r_1i ^T＝[(x_ri-x₁-Δx_sys),(y_ri-y₁-Δy_sys),(z_ri-z₁-Δz_sys)]^T，

r_2i ^T＝[(x_ri-x₂),(y_ri-y₂),(z_ri-z₂)]^T，

i＝1,2,3,4,c为光速，f_c为信号频率；求解方程组可得主卫星和副卫星的星座速度误差ΔV和主卫星和副卫星接收到目标信号的频差的系统误差σ_sys；

D4：求经过定位增强处理后的主卫星和副卫星之间的相对位置、主卫星和副卫星的星座速度、主卫星和副卫星接收到目标信号的时差和主卫星和副卫星接收到目标信号的频差：

将由D2、D3解得的主卫星和副卫星之间的相对位置误差ΔX_sys、主卫星和副卫星接收到目标信号的时差的系统误差δ_sys、主卫星和副卫星的星座速度误差ΔV和主卫星和副卫星接收到目标信号的频差的系统误差为σ_sys代入以下方程组：

$\left\{\begin{array}{c}\mathrm{\Δ}X=X_1-X_2-{\mathrm{\ΔX}}_{sys}\\ V=V_r-\mathrm{\Δ}V\\ \mathrm{\Δ}t={\mathrm{\Δt}}_r-{\mathrm{\δ}}_{sys}\\ \mathrm{\Δ}f={\mathrm{\Δf}}_r-{\mathrm{\σ}}_{sys}\end{array}\right.$

求得经过定位增强处理后的主卫星和副卫星之间的相对位置ΔX、、主卫星和副卫星的星座速度V、主卫星和副卫星接收到目标信号的时差Δt和主卫星和副卫星接收到目标信号的频差Δf；进入下一步；

E：利用信号定位重处理模块求解目标源精确位置：

依据TDOA、FDOA方程及地球球体方程联立方程组如下：

$\left\{\begin{array}{c}||X-X_1-{\mathrm{\ΔX}}_{sys}||-||X-X_2||=c*\mathrm{\Δ}t\\ \frac{V^T*{r_1}^T}{||X-X_1-{\mathrm{\ΔX}}_{sys}||}-\frac{V^T*{r_2}^T}{||X-X_2||}=c*\frac{1}{f_c}*\mathrm{\Δ}t\\ x_d^2+y_d^2+z_d^2=R^2\end{array}\right.$

其中，R为地球半径，

r₁ ^T＝[(x_d-x₁-Δx_sys),(y_d-y₁-Δy_sys),(z_d-z₁-Δz_sys)]^T,

r₂ ^T＝[(x_d-x₂),(y_d-y₂),(z_d-z₂)]^T,

将经过精确测量处理的主卫星和副卫星之间的相对位置ΔX、、主卫星和副卫星的星座速度V、主卫星和副卫星接收到目标信号的时差Δt和主卫星和副卫星接收到目标信号的频差Δf代入方程，求解得到目标源的精确位置[x_d,y_d,z_d]^T。

步骤B2中所述的地面合作信号发射站可以采用地面雷达站、通信基站、广播设备或者车载信号发射源。

步骤B2中所述的4个地面合作信号发射站在星下点区域选择。

本发明所述的基于地面合作信号的双星座定位方法可以有效校正主卫星和副卫星之间的相对位置误差、主卫星和副卫星接收到目标信号的时差的系统误差、主卫星和副卫星的星座速度误差和主卫星和副卫星接收到目标信号的频差的系统误差，最终提高双星座系统对目标源的定位精度。

附图说明

图1为本发明所述的4个地面合作信号发射站与主卫星和副卫星和目标源的位置关系示意图；

图2为本发明所述的基于地面合作信号的双星座定位方法的流程示意图。

具体实施方式

本发明所述的基于地面合作信号的双星座定位方法，包括以下步骤：

A：地面卫星信息接收模块接收来自主卫星和副卫星采集到的目标信号原始数据以及主卫星和副卫星自身信息，并将目标信号原始数据以及主卫星和副卫星自身信息传递给信息预处理模块，进入下一步；

B：合作信号构型模块依据卫星运行轨迹覆盖区域和地面辐射源资源，选择并确定地面合作信号发射站，并将地面合作信号发射站的位置信息和合作信号的频率、脉冲宽度以及重复频率信息传递给信息预处理模块；具体过程如下：

B1：合作信号构型模块根据任务规划选定任务区域；

B2：合作信号构型模块在任务区域内选择4个地面合作信号发射站：合作信号构型模块通过双星座星历数据计算主卫星和副卫星的运行轨迹，并在星下点(卫星和地心的连线与地面的交点)区域选择4个地面合作信号发射站；其中，地面合作信号发射站可选取地面雷达站、通信基站、广播设备或者车载信号发射源等辐射源，各站的最大间距不超过300公里；地面合作信号发射站的具体位置根据实际地理情况选取，为了保证定位精度，地面合作信号发射站应选择在地势平坦、周围没有强辐射源的区域，将选取的四个地面合作信号发射站的真实位置信息记为以地心为中心的三维坐标信息(x_r1,x_r2,x_r3,x_r4)；

B3：将选取的地面合作信号发射站的真实位置信息(x_r1,x_r2,x_r3,x_r4)和合作信号的频率、脉冲宽度以及重复频率信息传递给信息预处理模块，完成合作信号构型模块的地面站构型规划；

进入下一步；

C：信息预处理模块对目标信号原始数据进行数据解析和分选，并对合作信号进行分选、配对和时差、频差测量，形成信号描述字信息，然后将信号描述字信息传递给误差标校计算模块；具体过程如下：

C1：信息预处理模块对目标信号原始数据进行数据解析和分选：信息预处理模块通过对目标信号原始数据进行解析后能够得到目标信号的频率、脉冲宽度及重复频率信息，为了进一步提高定位精度，信息预处理模块还需对目标信号信息进行分选(分选是对信号进行处理时的常用技术手段，这里不再赘述)，保证目标信号信息不受其他干扰源的影响；

C2：信息预处理模块分别对四个合作信号进行分选：地面合作信号发射站发射的合作信号的频率、脉冲宽度、重复频率信息都是已知的，为了进一步提高定位精度，信息预处理模块还需对合作信号信息进行分选，保证合作信号信息不受其他干扰源的影响；

C3：信息预处理模块计算主星与副星接收到同一个合作信号时的时差值和频差值：通过C1和C2步骤之后得到目标信号及四个合作信号之后，信息预处理模块再依据目标信号原始数据里标记的时间信息，对同一时间主星和副星接收的合作信号进行时间配对，然后计算出主星与副星接收到同一个合作信号时的时差、频差测量值，形成信号描述字，并传给定位系统误差标校计算模块；其中，将主星与副星接收到第i个合作信号时的时差测量值记为Δt_ri，将主星与副星接收到第i个合作信号时的频差测量值记为Δf_ri，i＝1,2,3,4，下标r仅用于区分，并没有具体含义，进入下一步；

D：误差标校计算模块对主卫星和副卫星的位置信息、合作信号信息及地面合作信号发射站的真实位置(x_r1,x_r2,x_r3,x_r4)做定位增强处理，计算出主卫星和副卫星的精确位置、速度、时差和频差信息，并将这些值传递给信号定位重处理模块；具体过程如下：

D1:定义各主卫星和副卫星的位置信息、合作信号信息：

设主卫星和副卫星接收到目标信号的时差的系统误差为δ_sys，设主卫星和副卫星接收到目标信号的频差的系统误差为σ_sys；用ΔX_sys＝[Δx_sys,Δy_sys,Δz_sys]^T表示主卫星和副卫星之间的相对位置误差，用X_ri＝[x_ri,y_ri,z_ri]^T表示第i个地面合作信号发射站的真实位置；用X＝[x,y,z]^T表示目标源的真实位置，X_j＝[x_j,y_j,z_j]^T表示主卫星和副卫星的测量位置，j＝1,2,用V_r＝[v_x,v_y,v_z]^T表示主卫星和副卫星的星座测量速度，用ΔV＝[Δv_x,Δv_y,Δv_z]^T表示主卫星和副卫星的星座速度误差，用Δt_ri表示主卫星和副卫星接收到目标信号的时差测量值，Δf_ri表示主卫星和副卫星接收到目标信号的频差测量值；

由步骤C3可知，主星与副星接收到第i个合作信号时的时差测量值为Δt_ri，主星与副星接收到四个合作信号的频差测量值记为Δf_ri，i＝1,2,3,4，因此，主星与副星接收到四个合作信号的时差测量值可记为(Δt_r1,Δt_r2,Δt_r3,Δt_r4)，主星与副星接收到四个合作信号的频差测量值可记为(Δf_r1,Δf_r2,Δf_r3,Δf_r4)；

D2：依据卫星测量的TDOA值联立四个地面发射站的TDOA方程组：

$\left\{\begin{array}{c}||X_{r1}-X_1-{\mathrm{\ΔX}}_{sys}||-||X_{r1}-X_2||=c({\mathrm{\Δt}}_{r1}-{\mathrm{\δ}}_{sys})\\ ||X_{r2}-X_1-{\mathrm{\ΔX}}_{sys}||-||X_{r2}-X_2||=c({\mathrm{\Δt}}_{r2}-{\mathrm{\δ}}_{sys})\\ ||X_{r3}-X_1-{\mathrm{\ΔX}}_{sys}||-||X_{r3}-X_2||=c({\mathrm{\Δt}}_{r3}-{\mathrm{\δ}}_{sys})\\ ||X_{r4}-X_1-{\mathrm{\ΔX}}_{sys}||-||X_{r4}-X_2||=c({\mathrm{\Δt}}_{r4}-{\mathrm{\δ}}_{sys})\end{array}\right.$

其中，c表示光速，将地面合作信号发射站的真实位置(x_r1,x_r2,x_r3,x_r4)代入方程组，求解得出主卫星和副卫星之间的相对位置误差ΔX_sys和主卫星和副卫星接收到目标信号的时差的系统误差δ_sys；

D3：依据卫星测量的FDOA值联立四个地面发射站的FDOA方程组：

$\left\{\begin{array}{c}\frac{{(V_r-\mathrm{\Δ}V)}^T*{r_{11}}^T}{||X_{r1}-X_1-{\mathrm{\ΔX}}_{sys}||}-\frac{{(V_r-\mathrm{\Δ}V)}^T*{r_{21}}^T}{||X_{r1}-X_2||}=c*\frac{1}{f_c}*({\mathrm{\Δf}}_{r1}-{\mathrm{\σ}}_{sys})\\ \frac{{(V_r-\mathrm{\Δ}V)}^T*{r_{12}}^T}{||X_{r2}-X_1-{\mathrm{\ΔX}}_{sys}||}-\frac{{(V_r-\mathrm{\Δ}V)}^T*{r_{22}}^T}{||X_{r2}-X_2||}=c*\frac{1}{f_c}*({\mathrm{\Δf}}_{r2}-{\mathrm{\σ}}_{sys})\\ \frac{{(V_r-\mathrm{\Δ}V)}^T*{r_{13}}^T}{||X_{r3}-X_1-{\mathrm{\ΔX}}_{sys}||}-\frac{{(V_r-\mathrm{\Δ}V)}^T*{r_{23}}^T}{||X_{r3}-X_2||}=c*\frac{1}{f_c}*({\mathrm{\Δf}}_{r3}-{\mathrm{\σ}}_{sys})\\ \frac{{(V_r-\mathrm{\Δ}V)}^T*{r_{14}}^T}{||X_{r4}-X_1-{\mathrm{\ΔX}}_{sys}||}-\frac{{(V_r-\mathrm{\Δ}V)}^T*{r_{24}}^T}{||X_{r4}-X_2||}=c*\frac{1}{f_c}*({\mathrm{\Δf}}_{r4}-{\mathrm{\σ}}_{sys})\end{array}\right.$

其中：

r_1i ^T＝[(x_ri-x₁-Δx_sys),(y_ri-y₁-Δy_sys),(z_ri-z₁-Δz_sys)]^T，

r_2i ^T＝[(x_ri-x₂),(y_ri-y₂),(z_ri-z₂)]^T，

i＝1,2,3,4,c为光速，f_c为信号频率；求解方程组可得主卫星和副卫星的星座速度误差ΔV和主卫星和副卫星接收到目标信号的频差的系统误差σ_sys；

D4：求经过定位增强处理后的主卫星和副卫星之间的相对位置ΔX、主卫星和副卫星的星座速度V、主卫星和副卫星接收到目标信号的时差Δt和主卫星和副卫星接收到目标信号的频差Δf；具体过程如下：

将由D2、D3解得的主卫星和副卫星之间的相对位置误差ΔX_sys、主卫星和副卫星接收到目标信号的时差的系统误差δ_sys、主卫星和副卫星的星座速度误差ΔV和主卫星和副卫星接收到目标信号的频差的系统误差为σ_sys代入以下方程组：

$\left\{\begin{array}{c}\mathrm{\Δ}X=X_1-X_2-{\mathrm{\ΔX}}_{sys}\\ V=V_r-\mathrm{\Δ}V\\ \mathrm{\Δ}t={\mathrm{\Δt}}_r-{\mathrm{\δ}}_{sys}\\ \mathrm{\Δ}f={\mathrm{\Δf}}_r-{\mathrm{\σ}}_{sys}\end{array}\right.$

求得经过定位增强处理后的主卫星和副卫星之间的相对位置ΔX、主卫星和副卫星的星座速度V、主卫星和副卫星接收到目标信号的时差Δt和主卫星和副卫星接收到目标信号的频差Δf；

E：信号定位重处理模块利用定位系统误差标校计算模块计算出的主卫星和副卫星之间的相对位置ΔX、主卫星和副卫星的星座速度V、主卫星和副卫星接收到目标信号的时差Δt和主卫星和副卫星接收到目标信号的频差Δf，求解目标源精确位置；具体过程如下：

依据TDOA、FDOA方程及地球球体方程联立方程组如下：

$\left\{\begin{array}{c}||X-X_1-{\mathrm{\ΔX}}_{sys}||-||X-X_2||=c*\mathrm{\Δ}t\\ \frac{V^T*{r_1}^T}{||X-X_1-{\mathrm{\ΔX}}_{sys}||}-\frac{V^T*{r_2}^T}{||X-X_2||}=c*\frac{1}{f_c}*\mathrm{\Δ}t\\ x_d^2+y_d^2+z_d^2=R^2\end{array}\right.$

其中，R为地球半径，

r₁ ^T＝[(x_d-x₁-Δx_sys),(y_d-y₁-Δy_sys),(z_d-z₁-Δz_sys)]^T,

r₂ ^T＝[(x_d-x₂),(y_d-y₂),(z_d-z₂)]^T,

将经过精确测量处理的主卫星和副卫星之间的相对位置ΔX、主卫星和副卫星的星座速度V、主卫星和副卫星接收到目标信号的时差Δt和主卫星和副卫星接收到目标信号的频差Δf代入方程，求解得到目标源的精确位置[x_d,y_d,z_d]^T。

本发明中的各个模块均用于对数据进行处理，且各个模块均可采用处理器。

本发明所述的基于地面合作信号的双星座定位方法可以有效校正主卫星和副卫星之间的相对位置误差、主卫星和副卫星接收到目标信号的时差的系统误差、主卫星和副卫星的星座速度误差和主卫星和副卫星接收到目标信号的频差的系统误差，最终提高双星座系统对目标源的定位精度。

Claims (3)

1.一种基于地面合作信号的双星座定位方法，其特征在于：包括以下步骤：

A：地面卫星信息接收模块接收来自主卫星和副卫星采集到的目标源发射的目标信号的原始数据以及主卫星和副卫星参数信息，并将目标信号原始数据以及主卫星和副卫星参数信息传递给信息预处理模块，进入下一步；

B：合作信号构型模块依据卫星覆盖区域和地面辐射源资源，选择地面合作信号发射站，并将地面合作信号发射站的位置信息和合作信号的频率、脉冲宽度以及重复频率信息传递给信息预处理模块，包括以下步骤：

B1：合作信号构型模块选定任务区域；

B2：合作信号构型模块在任务区域内选择4个地面合作信号发射站，并将将选取的四个地面合作信号发射站的真实位置信息记为以地心为中心的三维坐标信息(x_r1,x_r2,x_r3,x_r4)；

B3：将选取的地面合作信号发射站的真实位置信息(x_r1,x_r2,x_r3,x_r4)和合作信号的频率、脉冲宽度以及重复频率信息传递给信息预处理模块，进入下一步；

C：信息预处理模块对目标信号源初始数据进行数据解析和分选，对合作信号进行分选，并计算主、副星接收到同一个合作信号时的时差、频差测量值，形成信号描述字信息，然后将信号描述字信息传递给误差标校计算模块，包括以下步骤：

C1：信息预处理模块对目标信号原始数据进行数据解析和分选；

C2：信息预处理模块对合作信号进行分选；

C3：信息预处理模块计算主星与副星接收到同一个合作信号时的时差值和频差值，将主星与副星接收到第i个合作信号时的时差测量值记为Δt_ri，将主星与副星接收到第i个合作信号时的频差测量值记为Δf_ri，i＝1,2,3,4，即主星与副星接收到四个合作信号的时差测量值为(Δt_r1,Δt_r2,Δt_r3,Δt_r4)，主星与副星接收到四个合作信号的频差测量值为(Δf_r1,Δf_r2,Δf_r3,Δf_r4)；进入下一步；

D：误差标校计算模块对主卫星和副卫星的位置信息和合作信号信息做定位增强处理，计算出主卫星和副卫星之间的相对位置误差、主卫星和副卫星的星座速度、主卫星和副卫星接收到目标信号的时差的系统误差和主卫星和副卫星接收到目标信号的频差的系统误差，并将这些值传递给信号定位重处理模块，包括以下步骤：

D1：定义各主卫星和副卫星的位置信息、合作信号信息：

设主卫星和副卫星接收到目标信号的时差的系统误差为δ_sys，设主卫星和副卫星接收到目标信号的频差的系统误差为σ_sys；用ΔX_sys＝[Δx_sys,Δy_sys,Δz_sys]^T表示主卫星和副卫星之间的相对位置误差，用X_ri＝[x_ri,y_ri,z_ri]^T表示第i个地面合作信号发射站的真实位置；用X＝[x,y,z]^T表示目标源的真实位置，X_j＝[x_j,y_j,z_j]^T表示主卫星和副卫星的测量位置，j＝1,2,用V_r＝[v_x,v_y,v_z]^T表示主卫星和副卫星的星座测量速度，用ΔV＝[Δv_x,Δv_y,Δv_z]^T表示主卫星和副卫星的星座速度误差，用Δt_ri表示主卫星和副卫星接收到目标信号的时差测量值，Δf_ri表示主卫星和副卫星接收到目标信号的频差测量值；

D2：依据卫星测量的TDOA值联立四个地面发射站的TDOA方程组，

$\left\{\begin{array}{c}\left|\right|X_{r1}-X_1-{\mathrm{\ΔX}}_{sys}\left|\right|-\left|\right|X_{r1}-X_2\left|\right|=c({\mathrm{\Δt}}_{r1}-{\mathrm{\δ}}_{sys})\\ \left|\right|X_{r2}-X_1-{\mathrm{\ΔX}}_{sys}\left|\right|-\left|\right|X_{r2}-X_2\left|\right|=c({\mathrm{\Δt}}_{r2}-{\mathrm{\δ}}_{sys})\\ \left|\right|X_{r3}-X_1-{\mathrm{\ΔX}}_{sys}\left|\right|-\left|\right|X_{r3}-X_2\left|\right|=c({\mathrm{\Δt}}_{r3}-{\mathrm{\δ}}_{sys})\\ \left|\right|X_{r4}-X_1-{\mathrm{\ΔX}}_{sys}\left|\right|-\left|\right|X_{r4}-X_2\left|\right|=c({\mathrm{\Δt}}_{r4}-{\mathrm{\δ}}_{sys})\end{array}\right.$

c表示光速，将地面合作信号发射站的真实位置(x_r1,x_r2,x_r3,x_r4)代入方程组，求解得出主卫星和副卫星之间的相对位置误差ΔX_sys和主卫星和副卫星接收到目标信号的时差的系统误差δ_sys；

D3：依据卫星测量的FDOA值联立四个地面发射站的FDOA方程组，

$\left\{\begin{array}{c}\frac{{(V_r-\mathrm{\Δ}V)}^T*{r_{11}}^T}{\left|\right|X_{r1}-X_1-{\mathrm{\ΔX}}_{sys}\left|\right|}-\frac{{(V_r-\mathrm{\Δ}V)}^T*{r_{21}}^T}{\left|\right|X_{r1}-X_2\left|\right|}=c*\frac{1}{f_c}*({\mathrm{\Δf}}_{r1}-{\mathrm{\σ}}_{sys})\\ \frac{{(V_r-\mathrm{\Δ}V)}^T*{r_{12}}^T}{\left|\right|X_{r2}-X_1-{\mathrm{\ΔX}}_{sys}\left|\right|}-\frac{{(V_r-\mathrm{\Δ}V)}^T*{r_{22}}^T}{\left|\right|X_{r2}-X_2\left|\right|}=c*\frac{1}{f_c}*({\mathrm{\Δf}}_{r2}-{\mathrm{\σ}}_{sys})\\ \frac{{(V_r-\mathrm{\Δ}V)}^T*{r_{13}}^T}{\left|\right|X_{r3}-X_1-{\mathrm{\ΔX}}_{sys}\left|\right|}-\frac{{(V_r-\mathrm{\Δ}V)}^T*{r_{23}}^T}{\left|\right|X_{r3}-X_2\left|\right|}=c*\frac{1}{f_c}*({\mathrm{\Δf}}_{r3}-{\mathrm{\σ}}_{sys})\\ \frac{{(V_r-\mathrm{\Δ}V)}^T*{r_{14}}^T}{\left|\right|X_{r4}-X_1-{\mathrm{\ΔX}}_{sys}\left|\right|}-\frac{{(V_r-\mathrm{\Δ}V)}^T*{r_{24}}^T}{\left|\right|X_{r4}-X_2\left|\right|}=c*\frac{1}{f_c}*({\mathrm{\Δf}}_{r4}-{\mathrm{\σ}}_{sys})\end{array}\right.$

其中：

r_1i ^T＝[(x_ri-x₁-Δx_sys),(y_ri-y₁-Δy_sys),(z_ri-z₁-Δz_sys)]^T，

r_2i ^T＝[(x_ri-x₂),(y_ri-y₂),(z_ri-z₂)]^T，

i＝1,2,3,4,c为光速，f_c为信号频率；求解方程组可得主卫星和副卫星的星座速度误差ΔV和主卫星和副卫星接收到目标信号的频差的系统误差σ_sys；

D4：求经过定位增强处理后的主卫星和副卫星之间的相对位置、主卫星和副卫星的星座速度、主卫星和副卫星接收到目标信号的时差和主卫星和副卫星接收到目标信号的频差：

将由D2、D3解得的主卫星和副卫星之间的相对位置误差ΔX_sys、主卫星和副卫星接收到目标信号的时差的系统误差δ_sys、主卫星和副卫星的星座速度误差ΔV和主卫星和副卫星接收到目标信号的频差的系统误差为σ_sys代入以下方程组：

$\left\{\begin{array}{c}\mathrm{\Δ}X=X_1-X_2-\mathrm{\Δ}{X}_{sys}\\ V=V_r-\mathrm{\Δ}V\\ \mathrm{\Δ}t=\mathrm{\Δ}{t}_r-{\mathrm{\δ}}_{sys}\\ \mathrm{\Δ}f={\mathrm{\Δf}}_r-{\mathrm{\σ}}_{sys}\end{array}\right.$

求得经过定位增强处理后的主卫星和副卫星之间的相对位置ΔX、、主卫星和副卫星的星座速度V、主卫星和副卫星接收到目标信号的时差Δt和主卫星和副卫星接收到目标信号的频差Δf；进入下一步；

E：利用信号定位重处理模块求解目标源精确位置：

依据TDOA、FDOA方程及地球球体方程联立方程组如下：

$\left\{\begin{array}{c}\left|\right|X-X_1-\mathrm{\Δ}{X}_{sys}\left|\right|-\left|\right|X-X_2\left|\right|=c*\mathrm{\Δ}t\\ \frac{V^T*r_1^T}{\left|\right|X-X_1-{\mathrm{\ΔX}}_{sys}\left|\right|}-\frac{V^T*r_2^T}{\left|\right|X-X_2\left|\right|}=c*\frac{1}{f_c}*\mathrm{\Δ}t\\ x_d^2+y_d^2+z_d^2=R^2\end{array}\right.$

其中，R为地球半径，

r₁ ^T＝[(x_d-x₁-Δx_sys),(y_d-y₁-Δy_sys),(z_d-z₁-Δz_sys)]^T,

r₂ ^T＝[(x_d-x₂),(y_d-y₂),(z_d-z₂)]^T,

将经过精确测量处理的主卫星和副卫星之间的相对位置ΔX、、主卫星和副卫星的星座速度V、主卫星和副卫星接收到目标信号的时差Δt和主卫星和副卫星接收到目标信号的频差Δf代入方程，求解得到目标源的精确位置[x_d,y_d,z_d]^T。

2.一种基于地面合作信号的双星座定位方法，其特征在于：步骤B2中所述的地面合作信号发射站可以采用地面雷达站、通信基站、广播设备或者车载信号发射源。

3.一种基于地面合作信号的双星座定位方法，其特征在于：步骤B2中所述的4个地面合作信号发射站在星下点区域选择。