[發明專利]一種基于GNSS信號輔助的時頻差綜合修正方法

有效

• 申請號: 201310052234.6
• 申請日: 2013-02-18
• 公開（公告）號: CN103149571A
• 公開（公告）日: 2013-06-12
• 發明（設計）人: 蔡成林;喻思琪;李思敏;鄧克群;韋照川;王利杰;李志斌;席超
• 申請（專利權）人: 桂林電子科技大學
• 主分類號: G01S19/07
• 分類號: G01S19/07
• 代理公司: 桂林市華杰專利商標事務所有限責任公司 45112
• 代理人: 劉梅芳

技術領域

本發明涉及衛星定位領域，具體涉及一種基于GNSS信號輔助的時頻差綜合修正方法。

背景技術

衛星對輻射源的精確定位在空間信息對抗、衛星通信等領域具有重要的意義。國內外學者就低軌雙星無源定位體制已經開展大量相關研究。當前，低軌雙星無源定位主要采用TDOA（Time?difference?of?Arrival，TDOA）和FDOA（Frequency?difference?of?Arrival，FDOA）聯合定位的方式，但由于受到相對鐘差和其信號在轉發過程中的轉發器延遲、頻率固定偏差等因素的影響，其定位精度一般只能達到3-10公里。眾多研究成果表明，低軌衛星的到達時頻差的誤差給輻射源無源定位的精準帶來了重要的影響，是影響低軌雙星無源定位精度的最重要的因素。現有的雙星低軌輻射源無源定位模型并沒有對到達時差和到達頻差進行良好的修正，由此帶來的定位誤差影響較大，如何對低軌衛星的到達時頻差的誤差進行有效的修正，是提高輻射源無源定位精度需要考慮的重要問題。

發明內容

本發明針對目前如何提高低軌雙星無源定位精度的問題，提出了一種基于GNSS信號輔助的時頻差綜合修正方法。采用本方法可以對到達時頻差中固定偏差進行良好的消除，從而顯著提高定位精度。

仿真結果表明，采用本發明，低軌雙星輻射源無源定位系統的到達時間差誤差由60-100ns修正到10ns以下，到達頻差偏差由1-10HZ控制到1HZ以內，定位精度在星下點中線上由公里級別修正到100m以下，其他定位區域內的定位精度也由現有的3-10km提高到1km以下。

????本發明的技術方案通過下述步驟實現：

（1）利用低軌衛星星載導航接收機與GEO衛星的位置坐標解算出2顆低軌衛星在當前歷元的軌道位置坐標與運動速度，以及2顆低軌衛星分別至GEO衛星的幾何距離及2顆低軌衛星間的幾何距離；

????（2）根據GEO衛星位置坐標以及解算得出的2顆低軌衛星當前歷元軌道位置與速度參數，計算出低軌衛星的到達時差修正量，并根據此修正量對低軌衛星星載導航接收機得到的輻射源的修正前到達時差進行修正，得到修正后的到達時差；

????（3）根據GEO衛星位置坐標以及解算得出的2顆低軌衛星當前歷元軌道位置與速度參數，計算出低軌衛星的到達頻差修正量，并根據此修正量對低軌衛星星載導航接收機得到的輻射源的修正前到達頻差進行修正，得到修正后的到達頻差。

所述的到達時差修正量由下述數學式計算得到：

；

式中：

為到達時差修正量；

為低軌衛星星載導航接收機接收到的GEO衛星信號經過兩條鏈路的修正前到達時差；

為根據解算得出的軌道參數而計算得出的GEO衛星到低軌衛星2的偽距；

為根據解算得出的軌道參數而計算得出的GEO衛星到低軌衛星1的偽距；

為根據軌道參數計算得出的2顆低軌衛星間的幾何距離；

為光速；

所述修正后的到達時差由下述數學式計算得到：

；

式中：

為低軌衛星星載接收機接收到的輻射源的修正前到達時差；

為修正后的到達時差。

所述的修正前到達頻差由下述數學式計算得到：

；

式中：

?為修正前到達頻差；

為GEO衛星信號的發射頻率；

和分別為兩顆低軌衛星的位置坐標；

和分別為解算得出的兩顆低軌衛星的在軌速度；

表示GEO衛星的位置坐標。

????所述的到達頻差修正量由下述數學式計算得到：

????；

式中：

為到達頻差修正量；

為低軌衛星星載導航接收機接收到的GEO衛星信號經過兩條鏈路的修正前到達頻差；

????所述修正后的到達頻差由下述數學式計算得到：

；

式中：

為低軌衛星星載接收機接收到的輻射源的修正前到達頻差；

為修正后的到達頻差。

附圖說明

圖1為基于GNSS信號輔助的低軌雙星輻射源差分定位模型。

圖2為本發明仿真結果所反映的時頻差修正前后的星下點中線上的定位誤差對比。

圖3為本發明仿真結果所反映的時頻差修正后的星下點中線上的定位誤差。

圖4為本發明仿真結果所反映的時頻差修正前后的定位靶圖對比。

圖5為本發明仿真結果所反映的時頻差修正后的定位靶圖。