專利名稱：一種高精度低軌雙星無縫無源定位方法及系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及基于空天平臺的無源定位領域，具體涉及一種高精度低軌雙星無縫無源定位方法及系統(tǒng)。
背景技術：
低軌雙星無源定位方法經過多年的探索，時差頻差定位體制理論得到長足發(fā)展。 美國已經采用這種體制建立了三星無源定位系統(tǒng)和雙星無源定位系統(tǒng)。國內人士結合當前的時差頻差測量水平分析了這種無源定位的定位性能，相比其他定位體制，具有更高的定位精度，是一種比較具有應用前途的方式。但眾多研究結果表明在當前的技術水平下，定位精度普遍處于3公里以上，在覆蓋區(qū)內，大部分區(qū)域的定位精度遠超過3公里，并且存在覆蓋區(qū)內不可定位區(qū)域(盲區(qū)或盲區(qū)帶)。在充分分析低軌雙星誤差特點的基礎上，引入衛(wèi)星導航系統(tǒng)的差分概念，通過位置差分方法提高大部分區(qū)域的定位精度，通過多歷元時差差分方法解決星下點盲區(qū)帶的定位問題。

發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種高精度低軌雙星無縫無源定位方法及系統(tǒng)，其不僅能夠有效提高低軌雙星無源定位精度，而且能夠有效解決由時差頻差定位體制帶來的盲區(qū)定位問題、實現覆蓋區(qū)內的無縫定位。本發(fā)明的基本思想是針對低軌雙星的時差頻差定位體制中定位精度和盲區(qū)問題， 提出充分利用覆蓋區(qū)內已知輻射源位置精確已知的特點，通過未知輻射源和已知輻射源之間的位置差分，提高未知輻射源的定位精度；同時基于多歷元時差法，有效消除定位盲區(qū)。為解決上述問題，本發(fā)明是通過以下方案實現的本發(fā)明一種高精度低軌雙星無縫無源定位方法，包括如下步驟(I)衛(wèi)星位置和速度解算利用星載雙頻導航接收機解算2顆低軌衛(wèi)星在當前歷元的軌道位置和運動速度，同時得到2顆低軌衛(wèi)星間的幾何距離；(2)未知輻射源的區(qū)域判別根據系統(tǒng)定位精度指標預先設定GDOP(幾何精度因子)的判定門限，2顆低軌衛(wèi)星分別計算未知輻射源的GD0P，并將計算出的2個未知輻射源的GDOP與上述預設的GDOP的判定門限進行比較；若2個未知輻射源的GDOP中只要有一個不高于GDOP的判定門限，則視為該未知輻射源處于可定位區(qū)域即非盲區(qū)；若2個未知輻射源的GDOP均高于GDOP的判定門限，則視為該未知輻射源處于盲區(qū)；(3)已知輻射源的選擇選擇至少I個⑶OP與未知輻射源的⑶OP相近，并且與未知輻射源處于以星下點為原點的地理坐標系中的同一象限且經度和緯度相近的輻射源作為已知輻射源；(4)已知和未知輻射源的解算位置利用時差頻差定位體制的迭代算法分別得到已知和未知輻射源的解算位置，其時差頻差定位方程為
權利要求
1.一種高精度低軌雙星無縫無源定位方法，其特征是包括如下步驟(1)衛(wèi)星位置和速度解算利用星載雙頻導航接收機解算2顆低軌衛(wèi)星在當前歷元的軌道位置和運動速度，同時得到2顆低軌衛(wèi)星間的幾何距離；(2)未知輻射源的區(qū)域判別根據系統(tǒng)定位精度指標預先設定GDOP的判定門限，2顆低軌衛(wèi)星分別計算未知輻射源的GD0P，并將計算出的2個未知輻射源的GDOP與上述預設的 GDOP的判定門限進行比較；若2個未知輻射源的GDOP中只要有一個不高于GDOP的判定門限，則視為該未知輻射源處于可定位區(qū)域即非盲區(qū)；若2個未知輻射源的GDOP均高于GDOP 的判定門限，則視為該未知輻射源處于盲區(qū)；(3)已知輻射源的選擇選擇至少I個⑶OP與未知輻射源的⑶OP相近，并且與未知輻射源處于以星下點為原點的地理坐標系中的同一象限且經度和緯度相近的輻射源作為已知輻射源；(4)已知和未知輻射源的解算位置利用時差頻差定位體制的迭代算法分別得到已知和未知輻射源的解算位置，其時差頻差定位方程為
2.根據權利要求I所述的一種高精度低軌雙星無縫無源定位方法，其特征是步驟(3) 中所述已知輻射源的GDOP與未知輻射源的GDOP相近具體是指，已知輻射源與未知輻射源的⑶OP差值介于O I之間。
3.根據權利要求I所述的一種高精度低軌雙星無縫無源定位方法，其特征是步驟(3) 中所述已知輻射源經度和緯度與未知輻射源的經度和緯度相近具體是指，已知輻射源與未知輻射源的經度差值介于O 10度之間，已知輻射源與未知輻射源的緯度差值介于O 10 度之間。
4.一種高精度低軌雙星無縫無源定位系統(tǒng)，其特征是主要由2顆低軌衛(wèi)星、至少I個地面接收站、至少I個已知輻射源和I個未知輻射源組成；2顆低軌衛(wèi)星的星上處理系統(tǒng)上各配備一臺具有自主定軌功能的雙頻導航接收機，其中第一低軌衛(wèi)星的星上處理系統(tǒng)上帶有時差和頻差測量單元、衛(wèi)星位置和速度解算單元、 未知和已知輻射源GDOP解算單元、盲區(qū)和非盲區(qū)判斷單元、非盲區(qū)位置差分法解算單元、 以及盲區(qū)多歷元時差法定位單元；時差和頻差測量單元及衛(wèi)星位置和速度解算單的輸出端分別連接未知和已知輻射源⑶OP解算單元的輸入端；未知和已知輻射源⑶OP解算單元的輸出端與盲區(qū)和非盲區(qū)判斷單元的輸入端連接；盲區(qū)和非盲區(qū)判斷單元的輸出端分別連接非盲區(qū)位置差分法解算單元的輸入端及盲區(qū)多歷元時差法定位單元的輸入端；第二低軌衛(wèi)星的星上處理系統(tǒng)上帶有透明轉發(fā)器；未知輻射源同時與2顆低軌衛(wèi)星相通信，已知輻射源也同時與2顆低軌衛(wèi)星相通信；第二低軌衛(wèi)星則經由第一低軌衛(wèi)星與地面接收站相通信。
全文摘要
本發(fā)明公開一種高精度低軌雙星無縫無源定位方法及系統(tǒng)，針對低軌雙星的時差頻差定位體制中定位精度和盲區(qū)問題，提出充分利用覆蓋區(qū)內已知輻射源位置精確已知的特點，通過未知輻射源和已知輻射源之間的位置差分，提高未知輻射源的定位精度；同時基于多歷元時差法，有效消除定位盲區(qū)。本發(fā)明不僅能夠有效提高低軌雙星無源定位精度，而且能夠有效解決由時差頻差定位體制帶來的盲區(qū)定位問題、實現覆蓋區(qū)內的無縫定位。
文檔編號G01S19/01GK102608621SQ20121008002
公開日2012年7月25日 申請日期2012年3月23日 優(yōu)先權日2012年3月23日
發(fā)明者吳海濤, 李孝輝, 蔡成林, 薛艷榮, 趙利, 鄧洪高, 韋照川 申請人:中國科學院國家授時中心, 桂林電子科技大學