[發明專利]一種用于多點定位系統的實時高精度位置解算方法

有效

• 申請號: 201410093943.3
• 申請日: 2014-03-14
• 公開（公告）號: CN103925925B
• 公開（公告）日: 2017-06-30
• 發明（設計）人: 劉曉偉;何川;李榮;李海軍
• 申請（專利權）人: 四川九洲空管科技有限責任公司
• 主分類號: G01C21/20
• 分類號: G01C21/20
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司51214
• 代理人: 詹永斌

技術領域

本發明涉及一種多點定位系統領域，尤其是涉及一種用于多點定位系統的實時高精度位置解算方法。

背景技術

多點定位系統是繼ADS-B技術之后，國際民航組織大力推廣的又一新型航管監視技術。多點定位系統兼容了ADS-B的全部功能，還能夠對僅裝備了普通A/C/S模式應答機的飛機實時高精度可靠監視，但是這種實時高精度可靠監視要基于中心處理單元實時高精度的位置解算。由于技術水平局限性，在同步時鐘精度不夠高的情況下，如何進一步提高目標解算精度，以確保國際民航所要求機場場面目標監控精度，這一直是多點定位系統問世以來所難以克服及未解決的難題。

傳統的多點定位解算方法主要采用的是Chan算法、Taylor級數展開法、Friedlander算法、Fang算法等為代表的視距定位計算方法。Chan算法計算量小，無需迭代運算，但在非視距環境下定位精度較差；Taylor級數展開法則需要一個迭代初值進行迭代運算，才能在短時間內解算得到精確目標位置；Friedlander算法對遠端單元的數量有較大依賴型，當數量減少時，定位精度明顯降低；Fang算法等為代表的視距算法不符合多點定位系統實際工程超視距的需要。

總之，上述任何一種位置解算算法都或多或少存在缺陷，不能在成本控制、實時性和定位精度三者間取得最佳平衡。因此，必須尋找一種實時高精度目標位置解算方法，以解決機場場面定位實時高精度的需求。

發明內容

本發明的目的在于：針對現有技術存在的問題，提供一種能解決機場場面定位實時高精度需求的用于多點定位系統的實時高精度位置解算方法。

本發明的發明目的通過以下技術方案來實現：

一種用于多點定位系統的實時高精度位置解算方法，其特征在于，多點定位系統的遠端單元由一個主單元和多個副單元組成，所述解算方法包括以下步驟：

(1)多點定位系統的中心處理單元將接收到的遠端單元信息存放到緩存，并判斷時間標簽一致性，篩選出有效信息；

(2)利用Chan算法對有效信息進行處理，計算出目標定位初值；

(3)將目標定位初值代入Taylor級數展開法，進行遞歸運算，獲取高精度的定位信息；

(4)利用自適應Kalman濾波算法對定位信息進行濾波處理，然后將處理后的定位信息上報至顯控系統或指揮系統。

優選的，步驟(1)中所述的判斷時間標簽一致性包括步驟：每隔_△t₁時間，以主單元接收到信息的時間和內容為基準，與其前后_△t₂時間長度內其他副單元接收信息內容進行比對，若有相同信息內容的目標，則作為有效信息用于后續運算，若無相同信息內容的目標，則作為無效信息進行拋棄，每條信息經過_△t₃時間后將進行拋棄。

優選的，所述的_△t₁、_△t₂、_△t₃三個時間根據遠端單元實際分布情況進行確定。

優選的，所述的_△t₁＝1s、_△t₂＝300ms、_△t₃＝3s。

優選的，所述的步驟(2)包括以下步驟：

(21)設副單元的空間位置為(x_i,y_i,z_i)，主單元為(x₀,y₀,z₀)，(x,y,z)為目標的位置坐標，目標與第i個副單元的距離為r_i，△r_i代表目標到主單元與第i個副單元之間的距離差；則有：△r_i＝c×TDOA_i＝r_i-r₀,i＝1,2,...n，上式中c為光速3×10⁸m/s，TDOA_i為目標信息傳輸到主單元與第i個副單元之間的時間差；

(22)建立觀測方程并線性化：

其中f_i＝(△r_i)²-K_i+K₀,i＝1,2,...n

(23)運用Chan算法進行初始位置解算：