[發明專利]一種地基廣播式定位方法

在審

• 申請號: 201310667438.0
• 申請日: 2013-12-10
• 公開（公告）號: CN103686997A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發明（設計）人: 葛茂
• 申請（專利權）人: 中國民用航空飛行校驗中心
• 主分類號: H04W64/00
• 分類號: H04W64/00
• 代理公司: 北京永創新實專利事務所 11121
• 代理人: 祗志潔

技術領域

本發明屬于航空器空間定位與導航領域，特別涉及一種基于地基基準站廣播方式的高精度定位方法。

背景技術

對于飛行器來說，無論是地基導航還是空基導航，其基本任務就是為飛行器提供實時的空間位置及引導信息。

導航技術發展到今天，已經產生了多種定位導航方式和系統。目前在航空領域被最廣泛使用的定位導航方式是：慣性導航（INS）方式和GPS（全球定位系統）導航方式。兩者有著不同的定位原理以及各自的優缺點。

一、慣性導航技術：

慣性導航是一種先進的自主導航方式，它實現導航定位的原理十分簡單：通過慣性元件測量航空器本身的加速度，然后通過積分運算計算出航空器的速度及位置信息，并進行導航和定位。

因此，慣性導航具有定位完全自主、導航及定位信息完整的優點。能在全天候條件下，在全球范圍內和任何介質環境下自主地、連續地進行三維空間定向及定位，并能夠提供反映航空器運動狀態的完整信息。因為有著突出的優點，該導航方式自誕生以來，作為重要的導航方式，被廣泛應用航空、航海、宇航、國防等不同的領域。

但是慣性導航方式也存在著導航誤差隨時間積累，初始位置必須被賦值的缺點，這對長續航時間的航空器來說是非常不利的。在實際應用上，使用慣性導航方式必須配合能夠進行時間積累誤差修正的其他定位導航方式，才能保證慣性導航系統在航空器長時間飛行時定位的準確性。

二、GPS導航定位技術：

GPS導航定位系統全稱是：導航衛星定時和測距全球定位系統。它的基本原理是：GPS接收機接收衛星發射的導航電文，可得到相對于不同衛星的偽距信息，接收機在對所獲得的偽距信息進行計算和處理后，就能夠獲得相應的經度、緯度和高度等空間位置信息。

它具有全天候、全球覆蓋、精度高、實時性強、用途廣泛等優點，而且，由于衛星信號采用碼分多址調制，它還具有抗干擾、保密性強的特點。由于GPS定位精度高，優點顯著，它已經被作為主要的導航定位方式被航空器廣泛使用。

但是GPS導航定位方式也存在著難以克服的誤差及缺點：由于電離層的影響使得傳播速度不穩定引起的電離層延遲誤差；由于對流層折射系數不同于真空，電波通過對流層時因路徑彎曲和相位傳播速度變慢引起的對流層延遲誤差；由于衛星原子鐘的漂移和衛星高速運動產生的相對論效應引起的衛星實際時間與衛星數據計算時間之間的衛星鐘誤差；衛星實際位置與軌道參數預報出的位置間的星歷誤差；以及由于電磁波反射引起的接收機多路徑誤差。不僅如此，GPS還存在動態環境可靠性差；定位自主性差，其應用受美國政府GPS政策影響和外界環境多方面限制；數據輸出頻率低等缺點。

發明內容

本發明針對在特定的環境中或不利的地理條件下，采用現有技術，飛行器的定位精度受到影響的問題，提出了一種地基廣播式定位方法，實現飛行器的高精度定位。

本發明提供的地基廣播式定位方法，在定位的區域內建立地基廣播站，并在地基廣播站的天線架設位置進行測繪，獲取該地基廣播站的經度、緯度和標高，然后通過如下步驟實現航空器的定位：

步驟1：地基廣播站進行碼分多址(CDMA)信號調制，得到的調制信號包括：識別信息、位置信息和時鐘信息。識別信息為地基廣播站對應的唯一識別碼；位置信息包括地基廣播站的經度、緯度和標高；時鐘信息為地基廣播站發射信號時刻的時鐘信息。

步驟2：地基廣播站將調制的信號采用L波段持續進行發射，傳輸至航空器機載接收機。

步驟3：航空器機載接收機接收地基廣播站發送的信號，記錄接收信號的時刻。

步驟4：航空器機載接收機對接收到的信號進行變頻和解調，獲得地基廣播站所發信號中包含的識別碼、經度、緯度、標高以及時鐘信息。

步驟5：設航空器機載接收機在當前T時刻接收到第i個地基廣播站發送來的信號，設該信號中的時鐘信息為T₁，則獲得時間差Δt_i=T-T₁，進而得到當前T時刻航空器與第i個地基廣播站的距離R_i：R_i=c×Δt_i。

步驟6：當航空器機載接收機同時接收四個以上地基廣播站發送來的信號時，分別通過步驟4得到各地基廣播站的位置，通過步驟5得到當前時刻航空器與各地基廣播站之間的距離，然后建立觀測方程組，解算航空器在空間的具體位置。