一種基于單個外輻射源的組合導(dǎo)航方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于慣性導(dǎo)航技術(shù)和信息融合與數(shù)據(jù)處理技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于單個外 輻射源的組合導(dǎo)航方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著戰(zhàn)場情況的復(fù)雜，以及各種新的戰(zhàn)爭手段的出現(xiàn)，如何提高飛行器導(dǎo)航的適 應(yīng)性和導(dǎo)航精度，具有重要的理論意義和迫切的實(shí)際需要[1-2]。慣性導(dǎo)航系統(tǒng)是目前導(dǎo)航 的主要方式，其具有自主性、抗干擾能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，但具有定位誤差隨時間而積累；設(shè)備的 價格較昂貴等缺點(diǎn)[3, 4]。作為慣性導(dǎo)航的主要輔助導(dǎo)航一一衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)[2]，如：美國 的"全球定位系統(tǒng)"、俄羅斯的"全球軌道導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)"、歐洲的"伽利略"以及我國的"北 斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)"等具有全天候、高精度等優(yōu)點(diǎn)，但是，上述幾種衛(wèi)星導(dǎo)航容易被干擾，導(dǎo)致 導(dǎo)航精度降低，甚至無法導(dǎo)航。因此研究新的自主性強(qiáng)、定位精度高和可靠性好的輔助導(dǎo)航 系統(tǒng)顯得非常迫切。
[0003] 基于外輻射源的飛行器導(dǎo)航技術(shù)就是通過接收單個或多個已知地理位置的外輻 射源（如廣播、電視臺等）的直達(dá)信號，利用高精度測向、頻率等觀測參數(shù)和定位技術(shù)確 定航行中飛行器的空間或地理位置，從而實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航，為了簡單起見，稱此導(dǎo)航技術(shù)為無源導(dǎo) 航?，F(xiàn)有的基于多個輻射源的無源導(dǎo)航造價高，并且導(dǎo)航的精度不足。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供了一種基于單個外輻射源的組 合導(dǎo)航方法，該導(dǎo)航方法能夠基于單個外輻射源實(shí)現(xiàn)對飛行器的高精度導(dǎo)航，并且成本低。
[0005] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明所述的基于單個外輻射源的組合導(dǎo)航方法包括以下步 驟：
[0006] 1)建立外輻射源數(shù)據(jù)庫；
[0007] 2)飛行器飛行過程中，飛行器上的天線接收單個輻射源發(fā)射的調(diào)頻信號直達(dá)波， 根據(jù)所述調(diào)頻信號直達(dá)波得單次測量外輻射源的相位差、相位差的變化率及頻率變化率；
[0008] 3)根據(jù)所述單次測量外輻射源的相位差、相位差變化率和頻率變化率基于運(yùn)動學(xué) 定理得觀測站和與飛行器之間的間距；
[0009] 4)根據(jù)步驟3)得到的觀測站與飛行器之間的間距、以及步驟2)得到的所述單次 測量外輻射源的相位差、相位差變化率及頻率變化率建立飛行器的狀態(tài)方程，然后根據(jù)飛 行器的狀態(tài)方程通過Kalman濾波方法得飛行器的位置及速度信息；
[0010] 5)獲取飛行器的INS導(dǎo)航信息，然后將步驟4)得到的飛行器的位置及速度信息與 飛行器的INS導(dǎo)航信息利用數(shù)據(jù)融合方法進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，得飛行器的導(dǎo)航信息，然后根據(jù) 飛行器的導(dǎo)航信息對飛行器進(jìn)行導(dǎo)航。
[0011] 步驟1)的具體操作為：規(guī)劃飛行器的航跡，在飛行器的航跡內(nèi)搜集外輻射源，然 后根據(jù)搜集到的各外輻射源的位置信息選擇輻射源，并將選擇的輻射源以及該輻射源的位 置信息錄入到數(shù)據(jù)庫中，得外輻射源數(shù)據(jù)庫。
[0012] 根據(jù)所述調(diào)頻信號直達(dá)波利用數(shù)字信號處理算法得單次測量外輻射源的相位差、 相位差的變化率及頻率變化率測量。
[0013] 多普勒測速儀根據(jù)調(diào)頻信號直達(dá)波得單次測量外輻射源的頻率變化率尤(〇，其 中，
[0015] 其中，fd(t)為t時刻調(diào)頻信號直達(dá)波的頻率，fd(t_l)為t-Ι時刻調(diào)頻信號直達(dá) 波的頻率，△ t為t時刻與t-i時刻的時間差；
[0016] 干涉儀根據(jù)所述調(diào)頻信號直達(dá)波得第t時刻單次測量外輻射源的相位差爐(?) ·，
[0017] 則單次測量外輻射源的相位差變化率分(〇的表達(dá)式：
[0018]
[0019] 其中，切〇 -1)為t-i時刻的單次測量外輻射源的相位差。
[0020] 本發(fā)明具有以下有益效果：
[0021] 本發(fā)明所述的基于單個外輻射源的組合導(dǎo)航方法根據(jù)單次測量外輻射源的相位 差、相位差變化率及頻率變化率得到飛行器的位置和速度信息，然后在根據(jù)INS導(dǎo)航信息 進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，實(shí)現(xiàn)INS導(dǎo)航信息的修正，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)飛行器的高精度導(dǎo)航，解決了 INS系統(tǒng) 的定位導(dǎo)航誤差隨時間積累不斷增大的技術(shù)問題，同時采用單次測量外輻射源的方式，避 免了多站之間的同步問題，并且有效的降低導(dǎo)航的成本，適應(yīng)性極強(qiáng)。同時外輻射源信號沒 有特殊限定，大多為空中已存在的民用信號，分布普遍，受敵方打擊和干擾的可能性小，因 此隱蔽性好，自主性和可靠性強(qiáng)。
【附圖說明】
[0022] 圖1為本發(fā)明的流程圖；
[0023] 圖2為本發(fā)明中步驟1)的流程圖；
[0024] 圖3為本發(fā)明中實(shí)施例一的飛行器的坐標(biāo)圖；
[0025] 圖4為本發(fā)明中步驟3)的流程圖；
[0026] 圖5為本發(fā)明中步驟4)的流程圖；
[0027] 圖6為本發(fā)明中步驟5)的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)描述：
[0029] 參考圖1、圖2、圖4、圖5及圖6,本發(fā)明所述的基于單個外輻射源的組合導(dǎo)航方法 包括以下步驟：
[0030] 1)建立外輻射源數(shù)據(jù)庫；
[0031] 2)飛行器飛行過程中，飛行器上的天線接收單個輻射源發(fā)射的調(diào)頻信號直達(dá)波， 根據(jù)所述調(diào)頻信號直達(dá)波得單次測量外輻射源的相位差、相位差的變化率及頻率變化率；
[0032] 3)根據(jù)所述單次測量外輻射源的相位差、相位差變化率和頻率變化率基于運(yùn)動學(xué) 定理得觀測站和與飛行器之間的間距；
[0033] 4)根據(jù)步驟3)得到的觀測站與飛行器之間的間距、以及步驟2)得到的所述單次 測量外輻射源的相位差、相位差變化率及頻率變化率建立飛行器的狀態(tài)方程，然后根據(jù)飛 行器的狀態(tài)方程通過Kalman濾波方法得飛行器的位置及速度信息；
[0034] 5)獲取飛行器的INS導(dǎo)航信息，然后將步驟4)得到的飛行器的位置及速度信息與 飛行器的INS導(dǎo)航信息利用數(shù)據(jù)融合方法進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，得飛行器的導(dǎo)航信息，然后根據(jù) 飛行器的導(dǎo)航信息對飛行器進(jìn)行導(dǎo)航。
[0035] 步驟1)的具體操作為：規(guī)劃飛行器的航跡，在飛行器的航跡內(nèi)搜集外輻射源，然 后根據(jù)搜集到的各外輻射源的位置信息選擇輻射源，并將選擇的輻射源以及該輻射源的位 置信息錄入到數(shù)據(jù)庫中，得外輻射源數(shù)據(jù)庫。
[0036] 根據(jù)所述調(diào)頻信號直達(dá)波利用數(shù)字信號處理算法得單次測量外輻射源的相位差、 相位差的變化率及頻率變化率測量。
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