[發明專利]一種基于導航衛星反射信號的目標定位方法

在審

• 申請號: 201510072195.5
• 申請日: 2015-02-11
• 公開（公告）號: CN104678417A
• 公開（公告）日: 2015-06-03
• 發明（設計）人: 沈海鴻;趙勇達;高超群;楊東凱
• 申請（專利權）人: 中國地質大學（北京）
• 主分類號: G01S19/42
• 分類號: G01S19/42
• 代理公司: 北京慧泉知識產權代理有限公司 11232
• 代理人: 王順榮;唐愛華

1.一種基于導航衛星反射信號的目標定位方法，其特征在于：該方法具體步驟如下：

步驟一：接收機接收到來自GPS衛星的直射信號時刻和相關GPS衛星信號對目標的反射信號時刻分別為t₁和t₂，GPS信號中的星歷文件中包含發射信號發射時刻t₀；

步驟二：根據信號的到達時刻，計算信號的直射信號的路徑長度L₁和反射信號的路徑長度L₂+L₃；

(1)直射信號路徑長度：L₁＝(t₁-t₀)×c；

其中，c為光速，c＝3×10⁸m/s，t₀和t₁為信號的發射時間和接收機接收直射信號的時刻；

(2)反射路徑長度：L₂+L₃＝(t₂-t₀)×c；

其中，c為光速，c＝3×10⁸m/s，L₂為發射機到目標的距離，L₃為目標到接收機的距離，t₀和t₂為信號的發射時間和接收機接收反射信號的時刻；

步驟三：從星歷數據中，計算發射機T的位置(X_T,Y_T,Z_T)和接收機R的位置(X_R,Y_R,Z_R)；

步驟四：計算發射機到地心的距離H和接收機到地心的距離h；

(1)發射機到地心的距離其中(X_T,Y_T,Z_T)為發射機的位置坐標；

(2)接收機到地心的距離其中(X_R,Y_R,Z_R)為接收機的位置坐標；

步驟五：計算發射機、地心、接收機組成的∠TOR，即α，

在發射機、地心、接收機組成的ΔTOR中，利用余弦定理，即可求出α；

其中，H為發射機到地心的距離，h為地心到接收機的距離，L₁為直射信號路徑長度；

步驟六：計算發射機到目標的距離L₂和目標到接收機的距離L₃；

(1)在發射機、地心、目標組成的ΔTOP中，利用余弦定理，①；

其中，α₁為發射機、地心、目標組成的∠TOP，H為發射機到地心的距離，r為地球半徑，L₂為發射機到目標的距離；

(2)在接收機、地心、目標組成的ΔROP中，利用余弦定理，②；

其中，α₂為接收機、地心、目標組成的∠ROP，h為接收機到地心的距離，r為地球半徑，L₃為目標到發射機的距離；

(3)L₂+L₃＝(t₂-t₀)×c?③

(4)α₁+α₂＝α?④

其中，α₁為發射機、地心、目標組成的∠TOP，α₂為接收機、地心、目標組成的∠ROP，α為發射機、地心、接收機組成的∠TOR；

聯立①②③④方程，進而求解出發射機到目標的距離L₂和目標到接收機的距離L₃；

步驟七：聯立方程組，求解目標位置(X_P,Y_P,Z_P)；

發射機到目標距離的方程為(X_T-X_P)²+(Y_T-Y_P)²+(Z_T-Z_P)²＝L₂²?⑤

目標到接收機距離的方程為(X_P-X_R)²+(Y_P-Y_R)²+(Z_P-Z_R)²＝L₃²?⑥

目標在地球表面的方程為X_P²+Y_P²+Z_P²＝r²?⑦

聯立⑤⑥⑦方程，進而求解出目標坐標(X_P,Y_P,Z_P)。