CN107782317A - 一种倒vlbi深空单向导航定位方法 - Google Patents
一种倒vlbi深空单向导航定位方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107782317A CN107782317A CN201710858434.9A CN201710858434A CN107782317A CN 107782317 A CN107782317 A CN 107782317A CN 201710858434 A CN201710858434 A CN 201710858434A CN 107782317 A CN107782317 A CN 107782317A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- mrow
- msub
- mtd
- mtr
- deep space
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C21/00—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00
- G01C21/24—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 specially adapted for cosmonautical navigation
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Astronomy & Astrophysics (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)
Abstract
一种倒VLBI深空单向导航定位方法。结合深空原子钟对相对于现有原子钟在深空测距、测速精度提升方面的优势，利用三个或三个以上地面深空站上行发射信号通过广播的方式为其覆盖范围内的深空探测器提供导航定位服务，深空探测器接收三个以上深空站的上行信号，充分利用三个以上深空站之间的基线信息，通过单向倒VLBI测角以及单向上行测距信息实现对其自身的在轨实时自主定位。最大限度利用深空原子钟的高稳定度和高准确度给单向远距离测距带来的优势，减小深空探测器对地面深空站的依赖。
Description
技术领域
本发明涉及一种倒VLBI深空单向导航定位方法，属于深空导航技术领域。
背景技术
深空探测器的导航定位是深空探测活动中最重要的技术之一。目前，几乎所有深空探测器的导航定位都依赖双向无线电测量，以获得发射站和探测器的距离及多普勒测量值。但是，随着探测器飞离地球的距离不断增大时，双程传播的延迟也随之不断增大，基于双向测量的深空导航定位不能满足实时性较高的深空探测任务要求，特别是探测器或航天员需要实时的位置信息以安全着陆到目的地时的导航任务。因此，通过在探测器上采集并处理来自地面发射站的单向无线电信号来实现其自主实时导航，对于执行时效性较强的深空探测任务具有重要价值和意义。
目前的深空探测器上的时钟稳定度较差，在深空长距离、大时延的单向测量过程中，其测距和多普勒测量误差较大，故仅能采用双向测量对其实行导航定位。当前深空探测器的双向导航定位主要缺点包括以下方面：
(1)深空双向导航定位模式下，对多个探测器提供导航需要采用时分的方式，当深空探测器的数量增多时，为每个探测器分配的时隙将会更小，不能满足未来多任务、多探测器深空导航的需要；
(2)深空双向导航模式下，深空探测器不能利用与深空站的全部观测时段，由于信号双程传播时延的影响，其可用的观测数据仅为整个可观测时段的一半；
(3)深空双向导航的跟踪处理时间延迟过长，不能满足深空探测器执行实时性要求较高任务的要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：克服现有手段的不足，提供一种倒VLBI深空单向导航定位方法。该方法利用多个深空站的基线信息，解决了基于单向测距体制进行远距离定位时DOP过大而引起的迭代不收敛、无法定位求解的问题，同时解决了深空双向导航时效性差的问题。
本发明的技术方案是：一种倒VLBI深空单向导航定位方法，步骤如下：
1)统一深空探测器与多个地面深空站的时空基准；
深空探测器与多个地面深空站的时间基准统一采用标准时间，空间基准统一采用以地球为中心的地心地固坐标系；
2)同步多个地面深空站间时钟；
多个地面深空站之间采用卫星双向时间比对的方式，补偿深空站时钟的钟差，并将多地面深空站的时钟统一在标准时间上；
3)多个地面深空站同步向服务区域播发上行测距信号；
多个地面深空站根据深空探测器的初轨位置，同时向服务区域播发上行单向测距信号；
4)深空探测器在轨计算得到差分单程测距DOR观测值；
深空探测器采用同步测量方式，根据多个地面深空站的上行单向测距值，计算不同地面深空站之间的差分单程测距DOR观测值；
5)深空探测器在轨计算差分单程测距DOR对应的基线信息；
深空探测器从上行信号电文中提取差分单程测距DOR对应的地面深空站的位置坐标，计算与该差分单程测距DOR对应的基线信息，所述基线信息为两个地面深空站之间的三维坐标差；
6)计算得到深空探测器赤经和赤纬的初始值；
根据深空探测器的预设轨道位置信息计算获得深空探测器赤经和赤纬的初始值；
7)迭代求解深空探测器赤经赤纬；
利用深空探测器赤经和赤纬的初始值、多条基线矢量、以及其差分单程测距DOR测量值，迭代对深空探测器赤经赤纬进行求解；
8)判断迭代的收敛性；
当赤经、赤纬的迭代步长绝对值0Δα|、|Δδ|均小于迭代收敛阈值ε时，判定迭代收敛，输出迭代收敛时深空探测器赤经赤纬；迭代收敛后，将深空探测器当前所在的赤经、赤纬定位结果输出。
所述标准时间为UTC时间。
所述地面深空站的个数n大于等于3。
所述步骤4)中深空探测器在轨计算差分单程测距DOR观测值的具体方法为：
深空探测器接收n个地面深空站的上行测距信号，获得n-1条基线对应的两两地面深空站之间干涉测量时延DOR：
DORij＝Rj-Ri+εij,i＝1,2,...,n,j＝1,2,...,n；且i≠j；
其中Ri、Rj为对应的任意两个地面深空站的单向上行测距值，εij是测量噪声。
所述步骤5)中深空探测器在轨计算差分单程测距DOR对应的基线信息的具体过程为：
在上行测距信号的电文中获取n-1条基线信息Bij
Bij＝rj-ri；
其中ri是第i个地面深空站的位置矢量；ri在柱坐标下表示为
ri＝[ricosλi,risinλi,zi]T,i＝1,2,...,n，
其中Re是地球半径，是第i个发射站所在的纬度，λi是第i个发射站所在的纬度；则Bij进一步表示为
λBij＝arctan2[(rj sinλj-ri sinλi)/(rj cosλj-ri cosλi)]，
zBij＝zj-zi。
所述步骤7)中迭代求解深空探测器赤经赤纬的具体过程为：
深空航天器的方向矢量a由深空航天器在天体坐标系下的赤经α和赤纬δ表示为
a＝[cosδcosα,cosδsinα,sinδ]T，
将上行差分单程测距DOR测量值表示为关于赤经α和赤纬δ的函数
其中
βBij＝λBij-α，
根据步骤6)得到的赤经α和赤纬δ的初始值α0和δ0，通过迭代的方式计算得到赤经α和赤纬δ的估计值，迭代公式为：
δ＝δ+Δδ，
α＝α+Δα，
其中Δα和Δδ分别为赤经α和赤纬δ的迭代步长。
所述赤经α和赤纬δ的迭代步长Δα和Δδ按下式计算：
本发明与现有技术相比的优点在于：
1)该方法考虑未来深空原子钟在稳定度和准确度方面性能的提升，结合深空原子钟对相对于现有原子钟在深空测距、测速精度提升方面的优势，利用三个或三个以上地面深空站上行发射信号通过广播的方式为其覆盖范围内的深空探测器提供导航定位服务，深空探测器接收三个以上深空站的上行信号，充分利用三个以上深空站之间的基线信息，通过单向倒VLBI测角以及单向上行测距信息实现对其自身的在轨实时自主定位。最大限度利用深空原子钟的高稳定度和高准确度给单向远距离测距带来的优势，减小深空探测器对地面深空站的依赖。利用多个深空站的基线信息，解决了基于单向测距体制进行远距离定位时DOP过大而引起的迭代不收敛、无法定位求解的问题，同时解决了深空双向导航时效性差的问题。
1)本发明采用了基于深空原子钟的单向高精度测距以及倒VLBI单向测角手段，可实现其覆盖区域内的多个深空探测器的在轨实时导航定位，能满足未来多任务、多探测器深空导航的需要；
2)本发明方法无双程信号传播时延，深空探测器可利用与深空站的全部观测时段的测量数据；
3)本发明深空单向导航定位方法，相比于现有双向导航定位法，具有实时性和自主性，能满足深空探测器在轨道入轨，着陆等对实时性要求较高的场合的应用需求。
附图说明
图1是本发明的深空单向导航方法方案；
图2是本发明深空探测器深空单向导航定位流程图；
图3是本发明实施例中深空探测器的赤纬收敛结果；
图4是本发明实施例中深空探测器的赤经收敛结果；
图5是本发明实施例中DOR测量精度对深空探测器测角精度的影响。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参考附图，对本发明进一步详细说明。
如图1所示，本发明方法需要三个以上的深空站播发上行信号，以下以三个深空站为例，具体说明利用本发明系统对深空探测器进行导航定位的具体实施步骤：
步骤1，统一深空探测器与多个地面深空站的时空基准。
统一深空探测器与多个地面深空站的时间基准在UTC时间，空间基准在以地球为中心的地心地固坐标系。
步骤2，同步多个地面深空站间时钟。
多个地面深空站之间采用卫星双向时间比对的方式，补偿深空站时钟的钟差，并将两个深空站的时钟统一在UTC时间或其他标准时间上。
步骤3，多个地面深空站同步向服务区域播发上行测距信号。
多个地面深空站根据深空探测器的初轨位置，同时向该方向播发上行单向测距信号。
步骤4，深空探测器在轨计算DOR观测值。
深空探测器采用同步测量方式，根据三个以上深空站的上行单向测距值，计算不同深空站之间的DOR(差分单程测距)观测值。
深空探测器接收n≥3个深空站的上行测距信号，获得两条基线的干涉测量时延DOR：
DORij＝Rj-Ri+εij,i≠j,i＝1,2,...,n,j＝1,2,...,n (1)
DORik＝Rk-Ri+εik,i≠k,k≠j,i＝1,2,...,n,k＝1,2,...,n (2)
其中Ri，Rj，Rk对应不同地面深空站的单向上行测距值，εij是DORij的测量噪声，εik是DORik的测量噪声。
步骤5，深空探测器在轨计算DOR对应的基线信息。
深空探测器从上行信号电文中提取DOR对应深空站的位置坐标，计算与该DOR对应的基线信息。
在上行测距信号的电文中获取n-1条基线信息Bij和Bik
Bij＝rj-ri,i≠j,i＝1,2,...,n,j＝1,2,...,n (3)
Bik＝rk-ri,i≠k,k≠j,i＝1,2,...,n,k＝1,2,...,n (4)
其中ri，i＝1,2,...,n地面深空站的位置矢量；ri i＝1,2,...,n在柱坐标下表示为
ri＝[ricosλi,risinλi,zi]T,i＝1,2,...,n (5)
其中Re是地球半径，是第i个发射站所在的纬度λi是第i个发射站所在的纬度；Bij和Bik进一步表示为
zBij＝zj-zi (11)
zBik＝zk-zi (15)
步骤6，给定深空探测器赤经和赤纬的初始值。
根据深空探测器的预设轨道位置信息，计算获得深空探测器赤经和赤纬的初始值。
步骤7，迭代求解深空探测器赤经赤纬。
利用深空探测器赤经和赤纬的初始值、两条基线矢量、以及其DOR测量值，迭代对深空探测器赤经赤纬进行求解。
深空航天器的方向矢量a可以由其在天体坐标系下的赤经α和赤纬δ表示
a＝[cosδcosα,cosδsinα,sinδ]T (16)
相应地，可将上行DOR测量值表示为关于赤经α和赤纬δ的函数
其中
βBij＝λBij-α (19)
βBik＝λBik-α (20)
根据(17)和(18)的两个DOR观测量，给定赤经α和赤纬δ的初始值α0和δ0，可以通过迭代的方式计算得到赤经α和赤纬δ的估计值。赤经α和赤纬δ迭代步长按下式计算
迭代公式为
δ＝δ+Δδ (23)
α＝α+Δα (24)
步骤8，判断迭代的收敛性。
当赤经、赤纬的更新量|Δα|、|Δδ|的绝对值小于迭代收敛阈值ε时，判定迭代收敛，跳出迭代过程。
设置迭代收敛条件为
上式中ε是收敛阈值，i是迭代次数，N是总迭代次数。
步骤9，输出迭代收敛时深空探测器赤经赤纬。
本发明实施例：佳木斯、喀什和昆明深空站发射上行链路信号，深空探测器位于环木星轨道上，设其ECEF坐标系下位于[-4.92901272800507；8.29931580814912；-0.0288203277525743]×106m。在UTC时间2016年9月23日04:00:00，深空探测器的赤经赤纬真值分别为：δ＝-0.171069793620095°，α＝120.7063268079149°。深空探测器测得到昆明发射站到佳木斯发射站，以及昆明发射站到喀什发射站两条基线的DOR值，设DOR测量标准差为0.3m。
参照图2，本实施例求解深空探测器的赤经和赤纬的具体实现步骤如下：
步骤1，统一深空探测器与多个地面深空站的时空基准。
统一深空探测器与多个地面深空站的时间基准在UTC时间，空间基准在以地球为中心的地心地固坐标系。
步骤2，同步多个地面深空站间时钟。
多个地面深空站之间采用卫星双向时间比对的方式，补偿深空站时钟的钟差，并将两个深空站的时钟统一在UTC时间上。
步骤3，多个地面深空站同步向服务区域播发上行测距信号。
多个地面深空站根据深空探测器的初轨位置，同时向该方向播发上行单向测距信号。
步骤4，深空探测器在轨计算DOR观测值。
深空探测器采用同步测量方式，根据三个以上深空站的上行单向测距值，计算不同深空站之间的DOR观测值。
计算出昆明-佳木斯站之间的DOR值DOR12＝-1.200164870649431×106m，昆明-喀什站之间的DOR值DOR23＝-2.009495606408467×106m。
步骤5，深空探测器在轨计算DOR对应的基线信息。
深空探测器从上行信号电文中提取DOR对应深空站的位置坐标，计算与该DOR对应的基线信息。
深空探测器根据上行信号电文提取发射站的位置信息，佳木斯站的ECEF坐标为r1＝[-2830.41；3331.61；4628.96]×106m，昆明站的ECEF坐标为r2＝[-1281.14；5640.85；2682.65]×106m，喀什站的ECEF坐标为r3＝[1198.32；4780.93；4036.53]×106m。昆明-佳木斯站间基线的矢量为B21＝[-1549270；-2309240；1946310]，昆明-喀什站间基线的矢量为B23＝[2479460；-859920；1353880]。
步骤6，给定深空探测器赤经和赤纬的初始值。
根据深空探测器的预设轨道位置信息计算获得深空探测器赤经和赤纬的初始值。本实施例中，深空探测器赤经和赤纬初值分别选偏离其真值8°和6°的位置，即δ 0＝5.828930206379905°，α0＝128.7063268079149°。
步骤7，迭代求解深空探测器赤经赤纬。
利用深空探测器赤经和赤纬的初始值、两条基线矢量、以及其DOR测量值，结合(21)，迭代对深空探测器赤经赤纬进行求解。赤纬的迭代过程如图3所示。赤经的迭代过程如图4所示。
步骤8，判断迭代的收敛性。
当赤经、赤纬的更新量|Δα|、|Δδ|的绝对值小于迭代收敛阈值ε时，判定迭代收敛，跳出迭代过程。本实施例中迭代收敛阈值ε＝10-5，最大迭代次数N＝50。
步骤9，输出迭代收敛时深空探测器赤经赤纬。
本实施例中，迭代在5次迭代后收敛，其赤经赤纬定位输出值为 赤经绝对误差为1.212905649875804×10-5°，赤纬绝对误差为6.153143038573746×10-6°。
为了进一步评估单向DOR测距精度对深空探测器赤经赤纬估计精度的影响，图5给出了200次蒙特卡洛试验下，不同DOR测量精度下该深空探测器赤经赤纬的定位均方根误差。从图中可以看出，DOR测量误差越小，赤经赤纬的估计精度越高。当DOR延迟测量误差在纳秒量级时，赤经赤纬估计精度可达到10-7弧度量级。
本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。
Claims (10)
1.一种倒VLBI深空单向导航定位方法，其特征在于步骤如下：
1)统一深空探测器与多个地面深空站的时空基准；
2)同步多个地面深空站间时钟；
3)多个地面深空站同步向服务区域播发上行测距信号；
4)深空探测器在轨计算得到差分单程测距DOR观测值；
5)深空探测器在轨计算得到差分单程测距DOR对应的基线信息；
6)计算得到深空探测器赤经和赤纬的初始值；
7)迭代求解深空探测器赤经赤纬；
8)判断迭代的收敛性并输出定位结果。
2.根据权利要求1所述的一种倒VLBI深空单向导航定位方法，其特征在于：所述标准时间为UTC时间。
3.根据权利要求1所述的一种倒VLBI深空单向导航定位方法，其特征在于：所述地面深空站的个数n大于等于3。
4.根据权利要求3所述的一种倒VLBI深空单向导航定位方法，其特征在于：所述步骤4)中深空探测器在轨计算差分单程测距DOR观测值的具体方法为：
深空探测器接收n个地面深空站的上行测距信号，获得n-1条基线对应的两两地面深空站之间干涉测量时延DOR：
DORij＝Rj-Ri+εij,i＝1,2,...,n,j＝1,2,...,n；且i≠j；
其中Ri、Rj为对应的任意两个地面深空站的单向上行测距值，εij是测量噪声。
5.根据权利要求4所述的一种倒VLBI深空单向导航定位方法，其特征在于：所述步骤5)中深空探测器在轨计算差分单程测距DOR对应的基线信息的具体过程为：
在上行测距信号的电文中获取n-1条基线信息Bij
Bij＝rj-ri；
其中ri是第i个地面深空站的位置矢量；ri在柱坐标下表示为
ri＝[ricosλi,risinλi,zi]T,i＝1,2,...,n，
其中Re是地球半径，是第i个发射站所在的纬度，λi是第i个发射站所在的纬度；则Bij进一步表示为
<mrow>
<msub>
<mi>B</mi>
<mrow>
<mi>i</mi>
<mi>j</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>=</mo>
<mfenced open = "[" close = "]">
<mtable>
<mtr>
<mtd>
<mrow>
<msub>
<mi>r</mi>
<mrow>
<mi>B</mi>
<mi>i</mi>
<mi>j</mi>
</mrow>
</msub>
<msub>
<mi>cos&lambda;</mi>
<mrow>
<mi>B</mi>
<mi>i</mi>
<mi>j</mi>
</mrow>
</msub>
</mrow>
</mtd>
</mtr>
<mtr>
<mtd>
<mrow>
<msub>
<mi>r</mi>
<mrow>
<mi>B</mi>
<mi>i</mi>
<mi>j</mi>
</mrow>
</msub>
<msub>
<mi>sin&lambda;</mi>
<mrow>
<mi>B</mi>
<mi>i</mi>
<mi>j</mi>
</mrow>
</msub>
</mrow>
</mtd>
</mtr>
<mtr>
<mtd>
<msub>
<mi>z</mi>
<mrow>
<mi>B</mi>
<mi>i</mi>
<mi>j</mi>
</mrow>
</msub>
</mtd>
</mtr>
</mtable>
</mfenced>
<mo>,</mo>
</mrow>
<mrow>
<msub>
<mi>r</mi>
<mrow>
<mi>B</mi>
<mi>i</mi>
<mi>j</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>=</mo>
<msqrt>
<mrow>
<msup>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mrow>
<msub>
<mi>r</mi>
<mi>j</mi>
</msub>
<msub>
<mi>cos&lambda;</mi>
<mi>j</mi>
</msub>
<mo>-</mo>
<msub>
<mi>r</mi>
<mi>i</mi>
</msub>
<msub>
<mi>cos&lambda;</mi>
<mi>i</mi>
</msub>
</mrow>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mn>2</mn>
</msup>
<mo>+</mo>
<msup>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mrow>
<msub>
<mi>r</mi>
<mi>j</mi>
</msub>
<msub>
<mi>sin&lambda;</mi>
<mi>j</mi>
</msub>
<mo>-</mo>
<msub>
<mi>r</mi>
<mi>i</mi>
</msub>
<msub>
<mi>sin&lambda;</mi>
<mi>i</mi>
</msub>
</mrow>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mn>2</mn>
</msup>
</mrow>
</msqrt>
<mo>,</mo>
</mrow>
λBij＝arctan2[(rjsinλj-risinλi)/(rjcosλj-ricosλi)]，
zBij＝zj-zi。
6.根据权利要求5所述的一种倒VLBI深空单向导航定位方法，其特征在于：所述步骤7)中迭代求解深空探测器赤经赤纬的具体过程为：
深空航天器的方向矢量a由深空航天器在天体坐标系下的赤经α和赤纬δ表示为
a＝[cosδcosα,cosδsinα,sinδ]T，
将上行差分单程测距DOR测量值表示为关于赤经α和赤纬δ的函数
<mrow>
<mtable>
<mtr>
<mtd>
<mrow>
<msub>
<mi>DOR</mi>
<mrow>
<mi>i</mi>
<mi>j</mi>
</mrow>
</msub>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mrow>
<mi>&alpha;</mi>
<mo>,</mo>
<mi>&delta;</mi>
</mrow>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>=</mo>
<msub>
<mi>B</mi>
<mrow>
<mi>i</mi>
<mi>j</mi>
</mrow>
</msub>
<mi>a</mi>
<mo>+</mo>
<msub>
<mi>&epsiv;</mi>
<mrow>
<mi>i</mi>
<mi>j</mi>
</mrow>
</msub>
</mrow>
</mtd>
</mtr>
<mtr>
<mtd>
<mrow>
<mo>=</mo>
<msub>
<mi>r</mi>
<mrow>
<mi>B</mi>
<mi>i</mi>
<mi>j</mi>
</mrow>
</msub>
<msub>
<mi>cos&lambda;</mi>
<mrow>
<mi>B</mi>
<mi>i</mi>
<mi>j</mi>
</mrow>
</msub>
<mi>cos</mi>
<mi>&delta;</mi>
<mi>cos</mi>
<mi>&alpha;</mi>
<mo>+</mo>
<msub>
<mi>r</mi>
<mrow>
<mi>B</mi>
<mi>i</mi>
<mi>j</mi>
</mrow>
</msub>
<msub>
<mi>sin&lambda;</mi>
<mrow>
<mi>B</mi>
<mi>i</mi>
<mi>j</mi>
</mrow>
</msub>
<mi>cos</mi>
<mi>&delta;</mi>
<mi>sin</mi>
<mi>&alpha;</mi>
<mo>+</mo>
<msub>
<mi>z</mi>
<mrow>
<mi>B</mi>
<mi>i</mi>
<mi>j</mi>
</mrow>
</msub>
<mi>sin</mi>
<mi>&delta;</mi>
<mo>+</mo>
<msub>
<mi>&epsiv;</mi>
<mrow>
<mi>i</mi>
<mi>j</mi>
</mrow>
</msub>
</mrow>
</mtd>
</mtr>
<mtr>
<mtd>
<mrow>
<mo>=</mo>
<msub>
<mi>r</mi>
<mrow>
<mi>B</mi>
<mi>i</mi>
<mi>j</mi>
</mrow>
</msub>
<msub>
<mi>cos&delta;cos&beta;</mi>
<mrow>
<mi>B</mi>
<mi>i</mi>
<mi>j</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>+</mo>
<msub>
<mi>z</mi>
<mrow>
<mi>B</mi>
<mi>i</mi>
<mi>j</mi>
</mrow>
</msub>
<mi>sin</mi>
<mi>&delta;</mi>
<mo>+</mo>
<msub>
<mi>&epsiv;</mi>
<mrow>
<mi>i</mi>
<mi>j</mi>
</mrow>
</msub>
</mrow>
</mtd>
</mtr>
</mtable>
<mo>,</mo>
</mrow>
其中
βBij＝λBij-α，
根据步骤6)得到的赤经α和赤纬δ的初始值α0和δ0，通过迭代的方式计算得到赤经α和赤纬δ的估计值，迭代公式为：
δ＝δ+Δδ，
α＝α+Δα，
其中Δα和Δδ分别为赤经α和赤纬δ的迭代步长。
7.根据权利要求6所述的一种倒VLBI深空单向导航定位方法，其特征在于：所述赤经α和赤纬δ的迭代步长Δα和Δδ按下式计算：
<mrow>
<mfenced open = "[" close = "]">
<mtable>
<mtr>
<mtd>
<mrow>
<mi>&Delta;</mi>
<mi>&delta;</mi>
</mrow>
</mtd>
</mtr>
<mtr>
<mtd>
<mrow>
<mi>&Delta;</mi>
<mi>&alpha;</mi>
</mrow>
</mtd>
</mtr>
</mtable>
</mfenced>
<mo>=</mo>
<msup>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mrow>
<msup>
<mi>A</mi>
<mi>T</mi>
</msup>
<mi>A</mi>
</mrow>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mrow>
<mo>-</mo>
<mn>1</mn>
</mrow>
</msup>
<msup>
<mi>A</mi>
<mi>T</mi>
</msup>
<mfenced open = "[" close = "]">
<mtable>
<mtr>
<mtd>
<mrow>
<msub>
<mi>DOR</mi>
<mrow>
<mi>i</mi>
<mi>j</mi>
</mrow>
</msub>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mrow>
<mi>&alpha;</mi>
<mo>,</mo>
<mi>&delta;</mi>
</mrow>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>-</mo>
<msub>
<mi>DOR</mi>
<mrow>
<mi>i</mi>
<mi>j</mi>
</mrow>
</msub>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mrow>
<msub>
<mi>&alpha;</mi>
<mn>0</mn>
</msub>
<mo>,</mo>
<msub>
<mi>&delta;</mi>
<mn>0</mn>
</msub>
</mrow>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
</mtd>
</mtr>
<mtr>
<mtd>
<mrow>
<msub>
<mi>DOR</mi>
<mrow>
<mi>i</mi>
<mi>k</mi>
</mrow>
</msub>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mrow>
<mi>&alpha;</mi>
<mo>,</mo>
<mi>&delta;</mi>
</mrow>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>-</mo>
<msub>
<mi>DOR</mi>
<mrow>
<mi>i</mi>
<mi>k</mi>
</mrow>
</msub>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mrow>
<msub>
<mi>&alpha;</mi>
<mn>0</mn>
</msub>
<mo>,</mo>
<msub>
<mi>&delta;</mi>
<mn>0</mn>
</msub>
</mrow>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
</mtd>
</mtr>
<mtr>
<mtd>
<mtable>
<mtr>
<mtd>
<mo>.</mo>
</mtd>
</mtr>
<mtr>
<mtd>
<mo>.</mo>
</mtd>
</mtr>
<mtr>
<mtd>
<mo>.</mo>
</mtd>
</mtr>
</mtable>
</mtd>
</mtr>
<mtr>
<mtd>
<mrow>
<msub>
<mi>DOR</mi>
<mrow>
<mi>i</mi>
<mi>n</mi>
</mrow>
</msub>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mrow>
<mi>&alpha;</mi>
<mo>,</mo>
<mi>&delta;</mi>
</mrow>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>-</mo>
<msub>
<mi>DOR</mi>
<mrow>
<mi>i</mi>
<mi>n</mi>
</mrow>
</msub>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mrow>
<msub>
<mi>&alpha;</mi>
<mn>0</mn>
</msub>
<mo>,</mo>
<msub>
<mi>&delta;</mi>
<mn>0</mn>
</msub>
</mrow>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
</mtd>
</mtr>
</mtable>
</mfenced>
</mrow>
<mfenced open = "" close = "">
<mtable>
<mtr>
<mtd>
<mrow>
<mi>A</mi>
<mo>=</mo>
<msub>
<mfenced open = "[" close = "]">
<mtable>
<mtr>
<mtd>
<mfrac>
<mrow>
<mo>&part;</mo>
<msub>
<mi>DOR</mi>
<mrow>
<mi>i</mi>
<mi>j</mi>
</mrow>
</msub>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mrow>
<mi>&alpha;</mi>
<mo>,</mo>
<mi>&delta;</mi>
</mrow>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
<mrow>
<mo>&part;</mo>
<mi>&delta;</mi>
</mrow>
</mfrac>
</mtd>
<mtd>
<mfrac>
<mrow>
<mo>&part;</mo>
<msub>
<mi>DOR</mi>
<mrow>
<mi>i</mi>
<mi>j</mi>
</mrow>
</msub>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mrow>
<mi>&alpha;</mi>
<mo>,</mo>
<mi>&delta;</mi>
</mrow>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
<mrow>
<mo>&part;</mo>
<mi>&alpha;</mi>
</mrow>
</mfrac>
</mtd>
</mtr>
<mtr>
<mtd>
<mfrac>
<mrow>
<mo>&part;</mo>
<msub>
<mi>DOR</mi>
<mrow>
<mi>i</mi>
<mi>k</mi>
</mrow>
</msub>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mrow>
<mi>&alpha;</mi>
<mo>,</mo>
<mi>&delta;</mi>
</mrow>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
<mrow>
<mo>&part;</mo>
<mi>&delta;</mi>
</mrow>
</mfrac>
</mtd>
<mtd>
<mfrac>
<mrow>
<mo>&part;</mo>
<msub>
<mi>DOR</mi>
<mrow>
<mi>i</mi>
<mi>k</mi>
</mrow>
</msub>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mrow>
<mi>&alpha;</mi>
<mo>,</mo>
<mi>&delta;</mi>
</mrow>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
<mrow>
<mo>&part;</mo>
<mi>&alpha;</mi>
</mrow>
</mfrac>
</mtd>
</mtr>
<mtr>
<mtd>
<mtable>
<mtr>
<mtd>
<mo>.</mo>
</mtd>
</mtr>
<mtr>
<mtd>
<mo>.</mo>
</mtd>
</mtr>
<mtr>
<mtd>
<mo>.</mo>
</mtd>
</mtr>
</mtable>
</mtd>
<mtd>
<mtable>
<mtr>
<mtd>
<mo>.</mo>
</mtd>
</mtr>
<mtr>
<mtd>
<mo>.</mo>
</mtd>
</mtr>
<mtr>
<mtd>
<mo>.</mo>
</mtd>
</mtr>
</mtable>
</mtd>
</mtr>
<mtr>
<mtd>
<mfrac>
<mrow>
<mo>&part;</mo>
<msub>
<mi>DOR</mi>
<mrow>
<mi>i</mi>
<mi>n</mi>
</mrow>
</msub>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mrow>
<mi>&alpha;</mi>
<mo>,</mo>
<mi>&delta;</mi>
</mrow>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
<mrow>
<mo>&part;</mo>
<mi>&delta;</mi>
</mrow>
</mfrac>
</mtd>
<mtd>
<mfrac>
<mrow>
<mo>&part;</mo>
<msub>
<mi>DOR</mi>
<mrow>
<mi>i</mi>
<mi>n</mi>
</mrow>
</msub>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mrow>
<mi>&alpha;</mi>
<mo>,</mo>
<mi>&delta;</mi>
</mrow>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
<mrow>
<mo>&part;</mo>
<mi>&alpha;</mi>
</mrow>
</mfrac>
</mtd>
</mtr>
</mtable>
</mfenced>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mrow>
<msub>
<mi>&alpha;</mi>
<mn>0</mn>
</msub>
<mo>,</mo>
<msub>
<mi>&delta;</mi>
<mn>0</mn>
</msub>
</mrow>
<mo>)</mo>
</mrow>
</msub>
</mrow>
</mtd>
<mtd>
<mrow>
<mi>i</mi>
<mo>&NotEqual;</mo>
<mi>j</mi>
<mo>,</mo>
<mi>i</mi>
<mo>&NotEqual;</mo>
<mi>k</mi>
<mo>,</mo>
<mi>k</mi>
<mo>&NotEqual;</mo>
<mi>j</mi>
<mo>,</mo>
<mi>i</mi>
<mo>=</mo>
<mn>1</mn>
<mo>,</mo>
<mn>2</mn>
<mo>,</mo>
<mn>...</mn>
<mo>,</mo>
<mi>n</mi>
<mo>,</mo>
<mi>j</mi>
<mo>=</mo>
<mn>1</mn>
<mo>,</mo>
<mn>2</mn>
<mo>,</mo>
<mn>...</mn>
<mo>,</mo>
<mi>n</mi>
<mo>,</mo>
<mi>k</mi>
<mo>=</mo>
<mn>1</mn>
<mo>,</mo>
<mn>2</mn>
<mo>,</mo>
<mn>...</mn>
<mo>,</mo>
<mi>n</mi>
<mo>.</mo>
</mrow>
</mtd>
</mtr>
</mtable>
</mfenced>
8.根据权利要求7所述的一种倒VLBI深空单向导航定位方法，其特征在于：步骤8)的具体过程为：当赤经、赤纬的迭代步长绝对值|Δα|、|Δδ|均小于迭代收敛阈值ε时，判定迭代收敛，输出迭代收敛时深空探测器赤经赤纬；迭代收敛后，将深空探测器当前所在的赤经、赤纬定位结果输出。
9.根据权利要求1-8任意所述的一种倒VLBI深空单向导航定位方法，其特征在于：所述步骤1)的具体过程为：深空探测器与多个地面深空站的时间基准统一采用标准时间，空间基准统一采用以地球为中心的地心地固坐标系。
10.根据权利要求1-8任意所述的一种倒VLBI深空单向导航定位方法，其特征在于：所述步骤2)的具体过程为：多个地面深空站之间采用卫星双向时间比对的方式，补偿深空站时钟的钟差，并将多地面深空站的时钟统一在标准时间上。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710858434.9A CN107782317B (zh) | 2017-09-20 | 2017-09-20 | 一种倒vlbi深空单向导航定位方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710858434.9A CN107782317B (zh) | 2017-09-20 | 2017-09-20 | 一种倒vlbi深空单向导航定位方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN107782317A true CN107782317A (zh) | 2018-03-09 |
| CN107782317B CN107782317B (zh) | 2019-11-12 |
Family
ID=61433507
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201710858434.9A Active CN107782317B (zh) | 2017-09-20 | 2017-09-20 | 一种倒vlbi深空单向导航定位方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN107782317B (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108897027A (zh) * | 2018-05-09 | 2018-11-27 | 温州大学 | 基于北斗Ka星间链路信号的地面用户导航定位方法 |
| CN111308432A (zh) * | 2019-12-03 | 2020-06-19 | 中国人民解放军63921部队 | 一种利用测速数据评估航天器测距数据精度的方法 |
| CN112558005A (zh) * | 2020-11-23 | 2021-03-26 | 中国人民解放军国防科技大学 | 一种基于反向vlbi的飞行器导航定位方法 |
| CN114911153A (zh) * | 2022-03-31 | 2022-08-16 | 中国科学院国家授时中心 | 基于星-地超长基线干涉测量的世界时ut1测定方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101285687A (zh) * | 2008-05-30 | 2008-10-15 | 中国科学院上海技术物理研究所 | 地空天一体化自主导航系统设计方法 |
| CN104914414A (zh) * | 2015-06-23 | 2015-09-16 | 上海航天测控通信研究所 | 一种深空探测用x频段单向测距信号产生方法及装置 |
| CN106840160A (zh) * | 2016-12-07 | 2017-06-13 | 中国人民解放军63921部队 | 深空探测器无线电干涉测量差分相位整周模糊度解算方法 |
| JP2018109530A (ja) * | 2016-12-28 | 2018-07-12 | 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構 | 飛行体用航法装置、飛行体、および飛行体安全管制システム |
-
2017
- 2017-09-20 CN CN201710858434.9A patent/CN107782317B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101285687A (zh) * | 2008-05-30 | 2008-10-15 | 中国科学院上海技术物理研究所 | 地空天一体化自主导航系统设计方法 |
| CN104914414A (zh) * | 2015-06-23 | 2015-09-16 | 上海航天测控通信研究所 | 一种深空探测用x频段单向测距信号产生方法及装置 |
| CN106840160A (zh) * | 2016-12-07 | 2017-06-13 | 中国人民解放军63921部队 | 深空探测器无线电干涉测量差分相位整周模糊度解算方法 |
| JP2018109530A (ja) * | 2016-12-28 | 2018-07-12 | 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構 | 飛行体用航法装置、飛行体、および飛行体安全管制システム |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 周欢等: "多基线组合求解深空航天器载波相位模糊方法", 《宇航学报》 * |
| 李海涛等: "深空导航无线电干涉测量技术的发展历程和展望", 《飞行器测控学报》 * |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108897027A (zh) * | 2018-05-09 | 2018-11-27 | 温州大学 | 基于北斗Ka星间链路信号的地面用户导航定位方法 |
| CN108897027B (zh) * | 2018-05-09 | 2019-05-14 | 温州大学 | 基于北斗Ka星间链路信号的地面用户导航定位方法 |
| CN111308432A (zh) * | 2019-12-03 | 2020-06-19 | 中国人民解放军63921部队 | 一种利用测速数据评估航天器测距数据精度的方法 |
| CN111308432B (zh) * | 2019-12-03 | 2022-03-22 | 中国人民解放军63921部队 | 一种利用测速数据评估航天器测距数据精度的方法 |
| CN112558005A (zh) * | 2020-11-23 | 2021-03-26 | 中国人民解放军国防科技大学 | 一种基于反向vlbi的飞行器导航定位方法 |
| CN112558005B (zh) * | 2020-11-23 | 2022-10-18 | 中国人民解放军国防科技大学 | 一种基于反向vlbi的飞行器导航定位方法 |
| CN114911153A (zh) * | 2022-03-31 | 2022-08-16 | 中国科学院国家授时中心 | 基于星-地超长基线干涉测量的世界时ut1测定方法 |
| CN114911153B (zh) * | 2022-03-31 | 2023-02-21 | 中国科学院国家授时中心 | 基于星-地超长基线干涉测量的世界时ut1测定方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN107782317B (zh) | 2019-11-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106291488B (zh) | 一种雷达标定误差校正方法 | |
| CN107782317B (zh) | 一种倒vlbi深空单向导航定位方法 | |
| CN103744052B (zh) | 一种应用于空中目标定位的双星测时差测向方法及装置 | |
| Ostroumov et al. | Accuracy assessment of aircraft positioning by multiple Radio Navigational aids | |
| CN110208831A (zh) | 一种实现北斗三号卫星定轨和时间同步的方法 | |
| CN101887128A (zh) | 确定全球卫星导航系统导航卫星频间偏差的方法 | |
| CN109975749A (zh) | 一种校正源存在条件下的短波单站直接定位方法 | |
| CN104197930A (zh) | 一种基于惯性制导和射频识别的室内定位装置及方法 | |
| CN101738598A (zh) | 对卫星或飞行器轨道和位置实时精密测量方法 | |
| CN108020866A (zh) | 一种星体重力场反演的方法和系统、以及处理器 | |
| CN104950302A (zh) | 非合作目标定位方法 | |
| Raghu et al. | Determination and preliminary analysis of position accuracy on IRNSS satellites | |
| CN103323856A (zh) | 基于高轨三星时差体制的非合作无线电信号源定位方法 | |
| CN107607908A (zh) | 一种基于信号时延特征时空分布的定位方法 | |
| CN105044733B (zh) | 一种高精度的导航卫星tgd参数标定方法 | |
| Saito et al. | Absolute gradient monitoring for GAST-D with a single-frequency carrier-phase based and code-aided technique | |
| CN105371854A (zh) | 一种利用地面测站同波束干涉测量的航天器姿态测定方法 | |
| Lee et al. | Safety distance visualization tool for LTE-based UAV positioning in urban areas | |
| Weiqing et al. | Analysis of precision estimation of RF metrology in satellite formation flying | |
| Liuqing et al. | An autonomous navigation study of Walker constellation based on reference satellite and inter-satellite distance measurement | |
| Zhang et al. | Global modeling 2 nd-order ionospheric delay and its effects on GNSS precise positioning | |
| Raghu et al. | Tracking of satellites by using Phased Array Antenna | |
| Zhao et al. | A positioning method and realization on single satellites in different orbits using TDOA | |
| CN104392108A (zh) | 一种采用迭代差分算法的远程定位系统及方法 | |
| Li et al. | A Vector Ionospheric Delay Correction Method for GNSS Positioning and Navigation Wide Area Augmentation Service |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |