CN111257829A - 一种基于单外辐射源伪距测量差的自定位方法 - Google Patents

一种基于单外辐射源伪距测量差的自定位方法 Download PDF

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Abstract

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。

Description

一种基于单外辐射源伪距测量差的自定位方法
技术领域
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
Figure BDA0001889003140000031
Figure BDA0001889003140000032
Figure BDA0001889003140000033
Figure BDA0001889003140000034
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(D a，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
Figure BDA0001889003140000051
Figure BDA0001889003140000052
Figure BDA0001889003140000053
Figure BDA0001889003140000054

Claims (2)

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
Figure FDA0001889003130000021
Figure FDA0001889003130000022
Figure FDA0001889003130000023
Figure FDA0001889003130000024
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