CN114339993A - 基于天线距离约束的陆基定位方法、装置、设备和介质 - Google Patents

基于天线距离约束的陆基定位方法、装置、设备和介质 Download PDF

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CN114339993A CN202210254620.2A CN202210254620A CN114339993A CN 114339993 A CN114339993 A CN 114339993A CN 202210254620 A CN202210254620 A CN 202210254620A CN 114339993 A CN114339993 A CN 114339993A
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Abstract

本发明公开了基于天线距离约束的陆基定位方法、装置、设备和介质，该方法包括：获得第一接收天线与第二接收天线之间的距离；分别获得第一接收天线的多个观测量和第二接收天线的多个观测量；基于第一接收天线和第二接收天线的多个观测量及第一接收天线与第二接收天线之间的距离，建立定位方程组；根据第一接收天线和第二接收天线的观测量个数，判断定位方程组是否符合解算条件；当符合解算条件时，对定位方程组进行求解，获得第一接收天线和第二接收天线的位置信息。本发明基于天线距离约束的陆基定位方法将第一接收天线与第二接收天线之间的距离作为约束条件，建立定位方程组，求解该定位方程组获得的接收天线位置信息精准。

Description

基于天线距离约束的陆基定位方法、装置、设备和介质
技术领域
本发明属于无线电导航定位技术领域，具体涉及一种基于天线距离约束的陆基定位方法、装置、设备和介质。
背景技术
陆基定位系统是一种在基于改进的伪卫星技术设计的无线电定位系统，通过在区域内布设定位基站播发定位信号和用户终端接收并解析定位信号实现高达厘米级精度的区域定位系统。能够在卫星导航系统不可用时，在一定区域内提供高精度的定位、测速和授时服务。
陆基定位系统双天线接收机是在陆基定位系统接收机的基础上改进的用于多点定位、姿态测量等工作的特殊接收机，能够同时处理源自两个天线接收的不同的定位信号，获取两个天线的位置，并以两个天线的定位结果计算载体航向角和俯仰角等姿态信息，其中能否定位的判定条件为：天线1观测量的个数≥4且天线2观测量的个数≥4。
但是现有技术的陆基定位方法的定位精度不够精准，有的时候某一天线会有缺失有效观测量，这种情况下不能实现精准定位。
因此，特别需要一种定位精准的陆基定位方法。
发明内容
本发明的目的是提出一种定位精准的陆基定位方法，实现陆基定位系统的精准定位。
本发明提供一种基于天线距离约束的陆基定位方法，包括：获得第一接收天线与第二接收天线之间的距离；分别获得第一接收天线的多个观测量和第二接收天线的多个观测量；基于第一接收天线和第二接收天线的多个观测量及第一接收天线与第二接收天线之间的距离，建立定位方程组；根据第一接收天线和第二接收天线的观测量个数，判断定位方程组是否符合解算条件；当符合解算条件时，对所述定位方程组进行求解，获得第一接收天线和第二接收天线的位置信息。
可选的，当第一接收天线和第二接收天线中一个接收天线的观测量个数大于或等于4且另一个接收天线的观测量个数大于或等于3时，符合解算条件。
可选的，所述定位方程组为：
Figure 331353DEST_PATH_IMAGE001
其中，
Figure 837420DEST_PATH_IMAGE002
为第一接收天线的第一个观测量，
Figure 584796DEST_PATH_IMAGE003
为第一接收天线的第n个观测量，
Figure 998460DEST_PATH_IMAGE004
为第二接收天线的第一个观测量，
Figure 85365DEST_PATH_IMAGE005
为第二接收天线的第m个观测量，
Figure 824651DEST_PATH_IMAGE006
为第一接收天线的第一个观测量对应的信号中解析的基站位置，
Figure 793744DEST_PATH_IMAGE007
为第一接收天线的第n个观测量对应的信号中解析的基站位置，
Figure 214361DEST_PATH_IMAGE008
为第二接收天线的第一个观测量对应的信号中解析的基站位置，
Figure 218089DEST_PATH_IMAGE009
Figure 65959DEST_PATH_IMAGE010
为第二接收天线的第m个观测量对应的信号中解析的基站位置，
Figure 787928DEST_PATH_IMAGE011
为第一接收天线的位置和对应的时钟差，
Figure 543394DEST_PATH_IMAGE012
为第二接收天线的位置和对应的时钟差，
Figure 604891DEST_PATH_IMAGE013
为第一接收天线与第二接天线之间的距离。
可选的，在满足定位方程组不是欠定方程的基础上，采用非线性化最小二乘法配合牛顿迭代方法对所述定位方程组进行求解。
本发明还提供一种电子设备，所述电子设备包括：存储器，存储有可执行指令；处理器，所述处理器运行所述存储器中的所述可执行指令，以实现上述基于天线距离约束的陆基定位方法。
本发明还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述基于天线距离约束的陆基定位方法。
本发明还提供一种基于天线距离约束的陆基定位装置，包括：距离获取单元，获得第一接收天线与第二接收天线之间的距离；观测量获取单元，分别获得第一接收天线的多个观测量和第二接收天线的多个观测量；定位方程组建立单元，基于第一接收天线和第二接收天线的多个观测量及第一接收天线与第二接收天线之间的距离，建立定位方程组；判断单元，根据第一接收天线和第二接收天线的观测量个数，判断定位方程组是否符合解算条件；求解单元，当符合解算条件时，对所述定位方程组进行求解，获得第一接收天线和第二接收天线的位置信息。
可选的，当第一接收天线和第二接收天线中一个接收天线的观测量个数大于或等于4且另一个接收天线的观测量个数大于或等于3时，符合解算条件。
可选的，所述定位方程组为：
Figure 420400DEST_PATH_IMAGE014
其中，
Figure 364085DEST_PATH_IMAGE002
为第一接收天线的第一个观测量，
Figure 126505DEST_PATH_IMAGE003
为第一接收天线的第n个观测量，
Figure 104825DEST_PATH_IMAGE004
为第二接收天线的第一个观测量，
Figure 294498DEST_PATH_IMAGE005
为第二接收天线的第m个观测量，
Figure 459900DEST_PATH_IMAGE006
为第一接收天线的第一个观测量对应的信号中解析的基站位置，
Figure 813960DEST_PATH_IMAGE015
为第一接收天线的第n个观测量对应的信号中解析的基站位置，
Figure 850049DEST_PATH_IMAGE008
为第二接收天线的第一个观测量对应的信号中解析的基站位置，
Figure 7361DEST_PATH_IMAGE009
Figure 925638DEST_PATH_IMAGE010
为第二接收天线的第m个观测量对应的信号中解析的基站位置，
Figure 29860DEST_PATH_IMAGE011
为第一接收天线的位置和对应的时钟差，
Figure 982773DEST_PATH_IMAGE012
为第二接收天线的位置和对应的时钟差，
Figure 514248DEST_PATH_IMAGE013
为第一接收天线与第二接天线之间的距离。
可选的，在满足定位方程组不是欠定方程的基础上，采用非线性化最小二乘法配合牛顿迭代方法对所述定位方程组进行求解。
本发明的有益效果在于：本发明的基于天线距离约束的陆基定位方法将第一接收天线与第二接收天线之间的距离作为约束条件，建立定位方程组，求解该定位方程组获得的接收天线位置信息精准。
本发明具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施例中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施例中进行详细陈述，这些附图和具体实施例共同用于解释本发明的特定原理。
附图说明
通过结合附图对本发明示例性实施方式进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。
图1示出了根据本发明的一个实施例的一种基于天线距离约束的陆基定位方法的流程图。
图2根据本发明的一个实施例的一种基于天线距离约束的陆基定位方法的又一流程图。
图3根据本发明的一个实施例的一种基于天线距离约束的陆基定位装置的框图。
附图标记说明
102、距离获取单元；104、观测量获取单元；106、定位方程组建立单元；108、判断单元；110、求解单元。
具体实施方式
下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。
本发明提供一种基于天线距离约束的陆基定位方法，包括：获得第一接收天线与第二接收天线之间的距离；分别获得第一接收天线的多个观测量和第二接收天线的多个观测量；基于第一接收天线和第二接收天线的多个观测量及第一接收天线与第二接收天线之间的距离，建立定位方程组；根据第一接收天线和第二接收天线的观测量个数，判断定位方程组是否符合解算条件；当符合解算条件时，对定位方程组进行求解，获得第一接收天线和第二接收天线的位置信息。
在陆基定位系统双天线接收机应用时，绝大部分情况下虽然两个天线形成的基线的姿态（两天线坐标向量）是实时变化的，但基线向量的模是固定且可以精密测量的。这可以给陆基定位系统双天线定位解算方程增加了一个基于天线距离的约束方程（先验信息）。这个约束方程，如果得到有效的应用，能够有两个方面的作用：第一、由于天线之间的距离可以做到十分精准的测量，因此参与定位能够有效提高系统定位的准确性。第二，陆基定位系统可用信号数量少，当两个天线中的一个观测量不足四个时，现有方法就无法完成对这个天线的定位，也就无法实现姿态测量能力，而约束方程将会在这种情况下作为一组重要的观测量，保证接收机能够有效完成定位。现有方法一般不会引入这一方程，这就造成了有效约束方程（先验信息）的浪费，降低了陆基定位系统双天线接收机的定位精度和连续性。因此，本申请引入了约束方程。
具体的，测量两根接收天线之间的距离，接收机接收信号，并进行信号处理电文解析，得到来自两个接收天线各自的观测量，基于第一接收天线的观测量构造第一接收天线的观测方程，基于第二接收天线的观测量构造第二接收天线的观测方程，将第一接收天线的观测方程、第二天线的观测方程和第一接收天线与第二接天线之间的距离联合起来，用第一接收天线与第二接天线之间的距离作为约束，形成定位方程组，根据每个天线的观测值判断方程组是否符合解算条件，在方程组符合解算条件时，进行方程组求解，获得第一接收天线和第二接收天线的位置信息。
根据示例性的实施方式，基于天线距离约束的陆基定位方法将第一接收天线与第二接收天线之间的距离作为约束条件，建立定位方程组，求解该定位方程组获得的接收天线位置信息精准。
作为可选方案，当第一接收天线和第二接收天线中一个接收天线的观测量个数大于或等于4且另一个接收天线的观测量个数大于或等于3时，符合解算条件。
具体的，判定是否符合解算条件：这一步的判定条件不再是现有方法的天线1观测量个数≥4且天线2观测量个数大于等于4，而是其中一个天线的观测量个数≥4且另一个天线的观测量个数≥3，即在其中一个天线缺失有效观测量的情况下，也能获得天线的精准定位。
作为可选方案，定位方程组为：
Figure 919822DEST_PATH_IMAGE016
其中，
Figure 562156DEST_PATH_IMAGE017
为第一接收天线的第一个观测量，
Figure 103996DEST_PATH_IMAGE018
为第一接收天线的第n个观测量，
Figure 868689DEST_PATH_IMAGE019
为第二接收天线的第一个观测量，
Figure 699242DEST_PATH_IMAGE020
为第二接收天线的第m个观测量，
Figure 207584DEST_PATH_IMAGE006
为第一接收天线的第一个观测量对应的信号中解析的基站位置，
Figure 603930DEST_PATH_IMAGE015
为第一接收天线的第n个观测量对应的信号中解析的基站位置，
Figure 477208DEST_PATH_IMAGE021
为第二接收天线的第一个观测量对应的信号中解析的基站位置，
Figure 857374DEST_PATH_IMAGE022
Figure 107090DEST_PATH_IMAGE023
为第二接收天线的第m个观测量对应的信号中解析的基站位置，
Figure 357942DEST_PATH_IMAGE024
为第一接收天线的位置和对应的时钟差，
Figure 464439DEST_PATH_IMAGE025
为第二接收天线的位置和对应的时钟差，
Figure 269584DEST_PATH_IMAGE026
为第一接收天线与第二接天线之间的距离。
具体的，将第一接收天线的观测方程、第二天线的观测方程和第一接收天线与第二接天线之间的距离联合起来，形成定位方程组。
作为可选方案，在满足定位方程组不是欠定方程的基础上，采用非线性化最小二乘法配合牛顿迭代方法对所述定位方程组进行求解。
具体的，两个接收天线不再是独立解算定位结果，而是通过天线距离约束方程联合解算，即对定位方程组进行求解，在满足定位方程组不为欠定方程的基础上，采用非线性化最小二乘配合牛顿迭代技术求解该定位方程组。
只是由于方程的形式不用，展开后的雅克比矩阵G稍有区别，但整体方法相同。具体计算过程如下：
根据非线性最小二乘法的解算过程，非线性方程将在给定的第一接收天线的近似位置
Figure 854149DEST_PATH_IMAGE027
和第二接收天线的近似位置
Figure 490666DEST_PATH_IMAGE028
展开，此时第一接收天线的近似位置与求解位置的偏差用
Figure 705747DEST_PATH_IMAGE029
，第二接收天线的近似位置与求解位置的偏差用
Figure 60505DEST_PATH_IMAGE030
表示，根据第一接收天线的近似位置计算的近似伪距为
Figure 183182DEST_PATH_IMAGE031
，根据第二接收天线的近似位置计算的近似伪距为
Figure 611889DEST_PATH_IMAGE032
，此时第一接收天线的定位结果将由第一接收天线的近似位置和增量分量两部分组成，第二接收天线的定位结果将由第二接收天线的近似位置和增量分量两部分组成即：
Figure 328697DEST_PATH_IMAGE033
对定位方程组展开，其中G为雅克比矩阵，其结果为
Figure 639592DEST_PATH_IMAGE034
其中，
Figure 769222DEST_PATH_IMAGE035
和
Figure 380332DEST_PATH_IMAGE036
表示第一接收天线的近似位置指向观测量1对应基站的单位矢量的方向余弦，类似的
Figure 937216DEST_PATH_IMAGE037
和
Figure 987DEST_PATH_IMAGE038
为表示第一接收天线的近似位置指向观测量n对应基站的单位矢量的方向余弦，
Figure 731045DEST_PATH_IMAGE039
和
Figure 134345DEST_PATH_IMAGE040
表示第二接收天线的近似位置指向观测量1对应基站的单位矢量的方向余弦，
Figure 924446DEST_PATH_IMAGE041
和
Figure 209934DEST_PATH_IMAGE042
表示第二接收天线的近似位置指向观测量n对应基站的单位矢量的方向余弦，
Figure 681367DEST_PATH_IMAGE043
和
Figure 1490DEST_PATH_IMAGE044
表示第一接收天线的近似位置指向第二接收天线的单位矢量的方向余弦，
Figure 165755DEST_PATH_IMAGE045
和
Figure 938539DEST_PATH_IMAGE046
表示第二接收天线的近似位置指向第一接收天线的单位矢量的方向余弦。
其中G的最后一行是本发明与现有方法在雅克比矩阵上最大的差别
式中：
Figure 10400DEST_PATH_IMAGE047
Figure 388292DEST_PATH_IMAGE048
上式中，
Figure 520196DEST_PATH_IMAGE049
其中，
Figure 780276DEST_PATH_IMAGE050
和
Figure 593511DEST_PATH_IMAGE051
为第一接收天线的第i个观测量对应的信号中解析的基站位置，
Figure 622647DEST_PATH_IMAGE052
为第一接收天线近似位置与观测量对应基站的距离，
Figure 191031DEST_PATH_IMAGE053
和
Figure 876091DEST_PATH_IMAGE054
为第二接收天线的第i个观测量对应的信号中解析的基站位置，
Figure 289754DEST_PATH_IMAGE055
为第二接收天线近似位置与观测量对应基站的距离，
Figure 438976DEST_PATH_IMAGE056
为两个天线近似位置之间的距离。
通过上述公式的代入及计算可以获得雅克比矩阵G。
然后计算b，其为泰勒展开时的残差矩阵，其结果为
Figure 115945DEST_PATH_IMAGE057
其中，
Figure 87968DEST_PATH_IMAGE058
为第一接收天线的近似位置计算的天线与观测量1对应的基站间的近似伪距，
Figure 305322DEST_PATH_IMAGE059
为第一接收天线与观测量1对应的基站间的观测伪距，
Figure 512313DEST_PATH_IMAGE060
为第一接收天线的近似位置计算的天线与观测量n对应的基站间的近似伪距，
Figure 422500DEST_PATH_IMAGE061
为第一接收天线与观测量n对应的基站间的观测伪距，
Figure 878889DEST_PATH_IMAGE062
为第二接收天线的近似位置计算的天线与观测量1对应的基站间的近似伪距，
Figure 837618DEST_PATH_IMAGE063
为第二接收天线与观测量1对应的基站间的观测伪距，
Figure 695852DEST_PATH_IMAGE064
为第二接收天线的近似位置计算的天线与观测量m对应的基站间的近似伪距，
Figure 511362DEST_PATH_IMAGE065
为第二接收天线与观测量m对应的基站间的观测伪距，
Figure 658309DEST_PATH_IMAGE066
为两个天线近似位置之间的距离，
Figure 483046DEST_PATH_IMAGE067
为两个天线实测的距离。
根据最小二乘法，可以得到以下公式，确定增量分量为
Figure 195787DEST_PATH_IMAGE068
。
增量分量确定后，根据定位结果将由近似位置和增量分量两部分组成的事实，可以计算出定位结果，然后定位结果作为牛顿迭代的新的近似值进行迭代计算，直至迭代完成。
具体的，采用全站仪等高精度的测距设备，测量接收机两根天线之间的距离
Figure 119881DEST_PATH_IMAGE069
（距离值不随运动和时间变化时本发明应用基础）。
本发明还提供一种电子设备，电子设备包括：存储器，存储有可执行指令；处理器，处理器运行存储器中的可执行指令，以实现上述基于天线距离约束的陆基定位方法。
本发明还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述基于天线距离约束的陆基定位方法。
本发明还提供一种基于天线距离约束的陆基定位装置，包括：距离获取单元，获得第一接收天线与第二接收天线之间的距离；观测量获取单元，分别获得第一接收天线的多个观测量和第二接收天线的多个观测量；定位方程组建立单元，基于第一接收天线和第二接收天线的多个观测量及第一接收天线与第二接收天线之间的距离，建立定位方程组；判断单元，根据第一接收天线和第二接收天线的观测量个数，判断定位方程组是否符合解算条件；求解单元，当符合解算条件时，对定位方程组进行求解，获得第一接收天线和第二接收天线的位置信息。
在陆基定位系统双天线接收机应用时，绝大部分情况下虽然两个天线形成的基线的姿态（两天线坐标向量）是实时变化的，但基线向量的模是固定且可以精密测量的。这可以给陆基定位系统双天线定位解算方程增加了一个基于天线距离的约束方程（先验信息）。这个约束方程，如果得到有效的应用，能够有两个方面的作用：第一、由于天线之间的距离可以做到十分精准的测量，因此参与定位能够有效提高系统定位的准确性。第二，陆基定位系统可用信号数量少，当两个天线中的一个观测量不足四个时，现有方法就无法完成对这个天线的定位，也就无法实现姿态测量，而约束方程将会在这种情况下作为一组重要的观测量，保证接收机能够有效完成定位。现有方法一般不会引入这一方程，这就造成了有效约束方程（先验信息）的浪费，降低了陆基定位系统双天线接收机的定位精度和连续性。因此，本发明引入了约束方程。
具体的，测量两根接收天线之间的距离，接收机接收信号，并进行信号处理电文解析，得到来自两个接收天线各自的观测量，基于第一接收天线的观测量构造第一接收天线的观测方程，基于第二接收天线的观测量构造第二接收天线的观测方程，将第一接收天线的观测方程、第二天线的观测方程和第一接收天线与第二接天线之间的距离联合起来，用第一接收天线与第二接天线之间的距离作为约束，形成定位方程组，根据每个天线的观测值判断方程组是否符合解算条件，在方程组符合解算条件时，进行方程组求解，获得第一接收天线和第二接收天线的位置信息。
根据示例性的实施方式，基于天线距离约束的陆基定位方法将第一接收天线与第二接收天线之间的距离作为约束条件，建立定位方程组，求解该定位方程组获得的接收天线位置信息精准。
作为可选方案，当第一接收天线和第二接收天线中一个接收天线的观测量个数大于或等于4且另一个接收天线的观测量个数大于或等于3时，符合解算条件。
具体的，判定是否符合解算条件：这一步的判定条件不再是现有方法的天线1观测量个数≥4且天线2观测量个数大于等于4，而是其中一个天线的观测量个数≥4且另一个天线的观测量个数≥3，即在其中一个天线缺失有效观测量的情况下，也能获得天线的精准定位。
作为可选方案，定位方程组为：
Figure 816441DEST_PATH_IMAGE070
其中，
Figure 116972DEST_PATH_IMAGE017
为第一接收天线的第一个观测量，
Figure 949799DEST_PATH_IMAGE018
为第一接收天线的第n个观测量，
Figure 107111DEST_PATH_IMAGE019
为第二接收天线的第一个观测量，
Figure 25389DEST_PATH_IMAGE020
为第二接收天线的第m个观测量，
Figure 129611DEST_PATH_IMAGE071
为第一接收天线的第一个观测量对应的信号中解析的基站位置，
Figure 816944DEST_PATH_IMAGE015
为第一接收天线的第n个观测量对应的信号中解析的基站位置，
Figure 348420DEST_PATH_IMAGE021
为第二接收天线的第一个观测量对应的信号中解析的基站位置，
Figure 753993DEST_PATH_IMAGE022
Figure 458644DEST_PATH_IMAGE023
为第二接收天线的第m个观测量对应的信号中解析的基站位置，
Figure 203746DEST_PATH_IMAGE024
为第一接收天线的位置和对应的时钟差，
Figure 968440DEST_PATH_IMAGE025
为第二接收天线的位置和对应的时钟差，
Figure 798992DEST_PATH_IMAGE026
为第一接收天线与第二接天线之间的距离。
具体的，将第一接收天线的观测方程、第二天线的观测方程和第一接收天线与第二接天线之间的距离联合起来，形成定位方程组。
作为可选方案，在满足定位方程组不是欠定方程的基础上，采用非线性化最小二乘法配合牛顿迭代方法对定位方程组进行求解。
具体的，两个接收天线不再是独立解算定位结果，而是通过天线距离约束方程联合解算，即对定位方程组进行求解，在满足定位方程组不为欠定方程的基础上，采用非线性化最小二乘法加牛顿迭代技术求解该定位方程组。
只是由于方程的形式不用，展开后的雅克比矩阵G稍有区别，但整体方法相同。具体计算过程如下：
根据非线性最小二乘法的解算过程，非线性方程将在给定的第一接收天线的近似位置
Figure 44685DEST_PATH_IMAGE072
和第二接收天线的近似位置
Figure 706610DEST_PATH_IMAGE073
展开，此时第一接收天线的近似位置与求解位置的偏差用
Figure 579888DEST_PATH_IMAGE074
，第二接收天线的近似位置与求解位置的偏差用
Figure 694475DEST_PATH_IMAGE075
表示，根据第一接收天线的近似位置计算的近似伪距为
Figure 6507DEST_PATH_IMAGE031
，根据第二接收天线的近似位置计算的近似伪距为
Figure 788519DEST_PATH_IMAGE032
，此时第一接收天线的定位结果将由第一接收天线的近似位置和增量分量两部分组成，第二接收天线的定位结果将由第二接收天线的近似位置和增量分量两部分组成即：
Figure 98277DEST_PATH_IMAGE076
对定位方程组展开，其中G为雅克比矩阵，其结果为
Figure 700160DEST_PATH_IMAGE077
其中，
Figure 550304DEST_PATH_IMAGE035
和
Figure 186822DEST_PATH_IMAGE036
表示第一接收天线的近似位置指向观测量1对应基站的单位矢量的方向余弦，类似的
Figure 198640DEST_PATH_IMAGE037
和
Figure 225502DEST_PATH_IMAGE038
为表示第一接收天线的近似位置指向观测量n对应基站的单位矢量的方向余弦，
Figure 941654DEST_PATH_IMAGE039
和
Figure 370362DEST_PATH_IMAGE040
表示第二接收天线的近似位置指向观测量1对应基站的单位矢量的方向余弦，
Figure 553081DEST_PATH_IMAGE041
和
Figure 395135DEST_PATH_IMAGE042
表示第二接收天线的近似位置指向观测量n对应基站的单位矢量的方向余弦，
Figure 867310DEST_PATH_IMAGE078
和
Figure 947261DEST_PATH_IMAGE044
表示第一接收天线的近似位置指向第二接收天线的单位矢量的方向余弦，
Figure 769724DEST_PATH_IMAGE045
和
Figure 833495DEST_PATH_IMAGE046
表示第二接收天线的近似位置指向第一接收天线的单位矢量的方向余弦。
其中G的最后一行是本发明与现有方法在雅克比矩阵上最大的差别
式中：
Figure 829133DEST_PATH_IMAGE079
Figure 763591DEST_PATH_IMAGE080
上式中，
Figure 84850DEST_PATH_IMAGE081
其中，
Figure 370338DEST_PATH_IMAGE082
和
Figure 904088DEST_PATH_IMAGE051
为第一接收天线的第i个观测量对应的信号中解析的基站位置，
Figure 958631DEST_PATH_IMAGE052
为第一接收天线近似位置与观测量对应基站的距离，
Figure 122897DEST_PATH_IMAGE083
和
Figure 957997DEST_PATH_IMAGE084
为第二接收天线的第i个观测量对应的信号中解析的基站位置，
Figure 29859DEST_PATH_IMAGE055
为第二接收天线近似位置与观测量对应基站的距离，
Figure 407750DEST_PATH_IMAGE085
为两个天线近似位置之间的距离。
通过上述公式的代入及计算可以获得雅克比矩阵G。
然后计算b，其为泰勒展开时的残差矩阵，其结果为
Figure 277005DEST_PATH_IMAGE086
其中，
Figure 68243DEST_PATH_IMAGE058
为第一接收天线的近似位置计算的天线与观测量1对应的基站间的近似伪距，
Figure 943795DEST_PATH_IMAGE059
为第一接收天线与观测量1对应的基站间的观测伪距，
Figure 176194DEST_PATH_IMAGE087
为第一接收天线的近似位置计算的天线与观测量n对应的基站间的近似伪距，
Figure 744578DEST_PATH_IMAGE061
为第一接收天线与观测量n对应的基站间的观测伪距，
Figure 757534DEST_PATH_IMAGE062
为第二接收天线的近似位置计算的天线与观测量1对应的基站间的近似伪距，
Figure 374460DEST_PATH_IMAGE063
为第二接收天线与观测量1对应的基站间的观测伪距，
Figure 258102DEST_PATH_IMAGE064
为第二接收天线的近似位置计算的天线与观测量m对应的基站间的近似伪距，
Figure 262967DEST_PATH_IMAGE065
为第二接收天线与观测量m对应的基站间的观测伪距，
Figure 232060DEST_PATH_IMAGE066
为两个天线近似位置之间的距离，
Figure 449415DEST_PATH_IMAGE067
为两个天线实测的距离。
根据最小二乘法，可以得到以下公式，确定增量分量为
Figure 453143DEST_PATH_IMAGE088
。
增量分量确定后，根据定位结果将由近似位置和增量分量两部分组成的事实，可以计算出定位结果，然后定位结果作为牛顿迭代的新的近似值进行迭代计算，直至迭代完成。
实施例一
图1示出了根据本发明的一个实施例的一种基于天线距离约束的陆基定位方法的流程图。图2根据本发明的一个实施例的一种基于天线距离约束的陆基定位方法的又一流程图。
结合图1和图2所示，该基于天线距离约束的陆基定位方法，包括：
步骤1：获得第一接收天线与第二接收天线之间的距离；
步骤2：分别获得第一接收天线的多个观测量和第二接收天线的多个观测量；
步骤3：基于第一接收天线和第二接收天线的多个观测量及第一接收天线与第二接收天线之间的距离，建立定位方程组；
步骤4：根据第一接收天线和第二接收天线的观测量个数，判断定位方程组是否符合解算条件；
步骤5：当符合解算条件时，对定位方程组进行求解，获得第一接收天线和第二接收天线的位置信息。
其中，当第一接收天线和第二接收天线中一个接收天线的观测量个数大于或等于4且另一个接收天线的观测量个数大于或等于3时，符合解算条件。
其中，定位方程组为：
Figure 363330DEST_PATH_IMAGE016
其中，
Figure 22982DEST_PATH_IMAGE089
为第一接收天线的第一个观测量，
Figure 778448DEST_PATH_IMAGE018
为第一接收天线的第n个观测量，
Figure 905192DEST_PATH_IMAGE019
为第二接收天线的第一个观测量，
Figure 923963DEST_PATH_IMAGE020
为第二接收天线的第m个观测量，
Figure 133228DEST_PATH_IMAGE071
为第一接收天线的第一个观测量对应的信号中解析的基站位置，
Figure 426806DEST_PATH_IMAGE015
为第一接收天线的第n个观测量对应的信号中解析的基站位置，
Figure 342809DEST_PATH_IMAGE021
为第二接收天线的第一个观测量对应的信号中解析的基站位置，
Figure 594799DEST_PATH_IMAGE022
Figure 229043DEST_PATH_IMAGE023
为第二接收天线的第m个观测量对应的信号中解析的基站位置，
Figure 591891DEST_PATH_IMAGE024
为第一接收天线的位置和对应的时钟差，
Figure 362401DEST_PATH_IMAGE025
为第二接收天线的位置和对应的时钟差，
Figure 519713DEST_PATH_IMAGE026
为第一接收天线与第二接天线之间的距离。
其中，在满足定位方程组不是欠定方程的基础上，采用非线性化最小二乘法配合牛顿迭代方法对定位方程组进行求解。
实施例二
图3根据本发明的一个实施例的一种基于天线距离约束的陆基定位装置的框图。
如图3所示，该基于天线距离约束的陆基定位装置，包括：
距离获取单元102，获得第一接收天线与第二接收天线之间的距离；
观测量获取单元104，分别获得第一接收天线的多个观测量和第二接收天线的多个观测量；
定位方程组建立单元106，基于第一接收天线和第二接收天线的多个观测量及第一接收天线与第二接收天线之间的距离，建立定位方程组；
判断单元108，根据第一接收天线和第二接收天线的观测量个数，判断定位方程组是否符合解算条件；
求解单元110，当符合解算条件时，对定位方程组进行求解，获得第一接收天线和第二接收天线的位置信息。
其中，当第一接收天线和第二接收天线中一个接收天线的观测量个数大于或等于4且另一个接收天线的观测量个数大于或等于3时，符合解算条件。
其中，定位方程组为：
Figure 703569DEST_PATH_IMAGE090
其中，
Figure 338950DEST_PATH_IMAGE089
为第一接收天线的第一个观测量，
Figure 229546DEST_PATH_IMAGE018
为第一接收天线的第n个观测量，
Figure 823338DEST_PATH_IMAGE019
为第二接收天线的第一个观测量，
Figure 166595DEST_PATH_IMAGE020
为第二接收天线的第m个观测量，
Figure 871245DEST_PATH_IMAGE071
为第一接收天线的第一个观测量对应的信号中解析的基站位置，
Figure 678664DEST_PATH_IMAGE015
为第一接收天线的第n个观测量对应的信号中解析的基站位置，
Figure 381041DEST_PATH_IMAGE021
为第二接收天线的第一个观测量对应的信号中解析的基站位置，
Figure 273911DEST_PATH_IMAGE022
Figure 454356DEST_PATH_IMAGE023
为第二接收天线的第m个观测量对应的信号中解析的基站位置，
Figure 381861DEST_PATH_IMAGE024
为第一接收天线的位置和对应的时钟差，
Figure 51877DEST_PATH_IMAGE025
为第二接收天线的位置和对应的时钟差，
Figure 369726DEST_PATH_IMAGE026
为第一接收天线与第二接天线之间的距离。
其中，在满足定位方程组不是欠定方程的基础上，采用非线性化最小二乘法配合牛顿迭代方法对定位方程组进行求解。
实施例三
本公开提供一种电子设备包括，该电子设备包括：存储器，存储有可执行指令；处理器，处理器运行存储器中的可执行指令，以实现上述基于天线距离约束的陆基定位方法。
根据本公开实施例的电子设备包括存储器和处理器。
该存储器用于存储非暂时性计算机可读指令。具体地，存储器可以包括一个或多个计算机程序产品，该计算机程序产品可以包括各种形式的计算机可读存储介质，例如易失性存储器和/或非易失性存储器。该易失性存储器例如可以包括随机存取存储器（RAM）和/或高速缓冲存储器（cache）等。该非易失性存储器例如可以包括只读存储器（ROM）、硬盘、闪存等。
该处理器可以是中央处理单元（CPU）或者具有数据处理能力和/或指令执行能力的其它形式的处理单元，并且可以控制电子设备中的其它组件以执行期望的功能。在本公开的一个实施例中，该处理器用于运行该存储器中存储的该计算机可读指令。
本领域技术人员应能理解，为了解决如何获取良好用户体验效果的技术问题，本实施例中也可以包括诸如通信总线、接口等公知的结构，这些公知的结构也应包含在本公开的保护范围之内。
有关本实施例的详细说明可以参考前述各实施例中的相应说明，在此不再赘述。
实施例四
本公开提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述基于天线距离约束的陆基定位方法。
根据本公开实施例的计算机可读存储介质，其上存储有非暂时性计算机可读指令。当该非暂时性计算机可读指令由处理器运行时，执行前述的本公开各实施例方法的全部或部分步骤。
上述计算机可读存储介质包括但不限于：光存储介质（例如：CD－ROM和DVD）、磁光存储介质（例如：MO）、磁存储介质（例如：磁带或移动硬盘）、具有内置的可重写非易失性存储器的媒体（例如：存储卡）和具有内置ROM的媒体（例如：ROM盒）。
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。

Claims (10)

1.一种基于天线距离约束的陆基定位方法，其特征在于，包括：
获得第一接收天线与第二接收天线之间的距离；
分别获得第一接收天线的多个观测量和第二接收天线的多个观测量；
基于第一接收天线和第二接收天线的多个观测量及第一接收天线与第二接收天线之间的距离，建立定位方程组；
根据第一接收天线和第二接收天线的观测量个数，判断定位方程组是否符合解算条件；
当符合解算条件时，对所述定位方程组进行求解，获得第一接收天线和第二接收天线的位置信息。
2.根据权利要求1所述的基于天线距离约束的陆基定位方法，其特征在于，当第一接收天线和第二接收天线中一个接收天线的观测量个数大于或等于4且另一个接收天线的观测量个数大于或等于3时，符合解算条件。
3.根据权利要求2所述的基于天线距离约束的陆基定位方法，其特征在于，所述定位方程组为：
Figure 495501DEST_PATH_IMAGE001
其中，
Figure 80066DEST_PATH_IMAGE002
为第一接收天线的第一个观测量，
Figure 654267DEST_PATH_IMAGE003
为第一接收天线的第n个观测量，
Figure 931665DEST_PATH_IMAGE004
为第二接收天线的第一个观测量，
Figure 224106DEST_PATH_IMAGE005
为第二接收天线的第m个观测量，
Figure 612362DEST_PATH_IMAGE006
为第一接收天线的第一个观测量对应的信号中解析的基站位置，
Figure 306648DEST_PATH_IMAGE007
为第一接收天线的第n个观测量对应的信号中解析的基站位置，
Figure 754947DEST_PATH_IMAGE008
为第二接收天线的第一个观测量对应的信号中解析的基站位置，
Figure 269105DEST_PATH_IMAGE009
Figure 461052DEST_PATH_IMAGE010
为第二接收天线的第m个观测量对应的信号中解析的基站位置，
Figure 9845DEST_PATH_IMAGE011
为第一接收天线的位置和对应的时钟差，
Figure 629045DEST_PATH_IMAGE012
为第二接收天线的位置和对应的时钟差，
Figure 630499DEST_PATH_IMAGE013
为第一接收天线与第二接天线之间的距离。
4.根据权利要求3所述的基于天线距离约束的陆基定位方法，其特征在于，在满足定位方程组不是欠定方程的基础上，采用非线性化最小二乘法配合牛顿迭代方法对所述定位方程组进行求解。
5.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：
存储器，存储有可执行指令；
处理器，所述处理器运行所述存储器中的所述可执行指令，以实现根据权利要求1-4中任一项所述的基于天线距离约束的陆基定位方法。
6.一种计算机可读存储介质，其特征在于，该计算机可读存储介质存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-4中任一项所述的基于天线距离约束的陆基定位方法。
7.一种基于天线距离约束的陆基定位装置，其特征在于，包括：
距离获取单元，获得第一接收天线与第二接收天线之间的距离；
观测量获取单元，分别获得第一接收天线的多个观测量和第二接收天线的多个观测量；
定位方程组建立单元，基于第一接收天线和第二接收天线的多个观测量及第一接收天线与第二接收天线之间的距离，建立定位方程组；
判断单元，根据第一接收天线和第二接收天线的观测量个数，判断定位方程组是否符合解算条件；
求解单元，当符合解算条件时，对所述定位方程组进行求解，获得第一接收天线和第二接收天线的位置信息。
8.根据权利要求7所述的基于天线距离约束的陆基定位装置，其特征在于，当第一接收天线和第二接收天线中一个接收天线的观测量个数大于或等于4且另一个接收天线的观测量个数大于或等于3时，符合解算条件。
9.根据权利要求7所述的基于天线距离约束的陆基定位装置，其特征在于，所述定位方程组为：
Figure 626137DEST_PATH_IMAGE001
其中，
Figure 29437DEST_PATH_IMAGE002
为第一接收天线的第一个观测量，
Figure 819538DEST_PATH_IMAGE003
为第一接收天线的第n个观测量，
Figure 308288DEST_PATH_IMAGE004
为第二接收天线的第一个观测量，
Figure 110547DEST_PATH_IMAGE005
为第二接收天线的第m个观测量，
Figure 368353DEST_PATH_IMAGE006
为第一接收天线的第一个观测量对应的信号中解析的基站位置，
Figure 329356DEST_PATH_IMAGE007
为第一接收天线的第n个观测量对应的信号中解析的基站位置，
Figure 305402DEST_PATH_IMAGE008
为第二接收天线的第一个观测量对应的信号中解析的基站位置，
Figure 642842DEST_PATH_IMAGE009
Figure 755155DEST_PATH_IMAGE010
为第二接收天线的第m个观测量对应的信号中解析的基站位置，
Figure 152638DEST_PATH_IMAGE011
为第一接收天线的位置和对应的时钟差，
Figure 350401DEST_PATH_IMAGE012
为第二接收天线的位置和对应的时钟差，
Figure 491533DEST_PATH_IMAGE013
为第一接收天线与第二接天线之间的距离。
10.根据权利要求9所述的基于天线距离约束的陆基定位装置，其特征在于，在满足定位方程组不是欠定方程的基础上，采用非线性化最小二乘法配合牛顿迭代方法对所述定位方程组进行求解。
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