[發明專利]一種基于單個外輻射源的組合導航方法

在審

• 申請號: 201510394512.5
• 申請日: 2015-07-07
• 公開（公告）號: CN105043389A
• 公開（公告）日: 2015-11-11
• 發明（設計）人: 楊曉君;王榕;孫振生;樊紅東;沈濤;杜曉顏
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍第二炮兵工程大學
• 主分類號: G01C21/16
• 分類號: G01C21/16
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 陸萬壽

技術領域

本發明屬于慣性導航技術和信息融合與數據處理技術領域，涉及一種基于單個外輻射源的組合導航方法。

背景技術

隨著戰場情況的復雜，以及各種新的戰爭手段的出現，如何提高飛行器導航的適應性和導航精度，具有重要的理論意義和迫切的實際需要[1-2]。慣性導航系統是目前導航的主要方式，其具有自主性、抗干擾能力強的優點，但具有定位誤差隨時間而積累；設備的價格較昂貴等缺點[3,4]。作為慣性導航的主要輔助導航——衛星導航系統[2]，如：美國的“全球定位系統”、俄羅斯的“全球軌道導航衛星系統”、歐洲的“伽利略”以及我國的“北斗衛星導航系統”等具有全天候、高精度等優點，但是，上述幾種衛星導航容易被干擾，導致導航精度降低，甚至無法導航。因此研究新的自主性強、定位精度高和可靠性好的輔助導航系統顯得非常迫切。

基于外輻射源的飛行器導航技術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)的直達信號，利用高精度測向、頻率等觀測參數和定位技術確定航行中飛行器的空間或地理位置，從而實現導航，為了簡單起見，稱此導航技術為無源導航。現有的基于多個輻射源的無源導航造價高，并且導航的精度不足。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術的缺點，提供了一種基于單個外輻射源的組合導航方法，該導航方法能夠基于單個外輻射源實現對飛行器的高精度導航，并且成本低。

為達到上述目的，本發明所述的基于單個外輻射源的組合導航方法包括以下步驟：

1)建立外輻射源數據庫；

2)飛行器飛行過程中，飛行器上的天線接收單個輻射源發射的調頻信號直達波，根據所述調頻信號直達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；

3)根據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動學定理得觀測站和與飛行器之間的間距；

4)根據步驟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方程，然后根據飛行器的狀態方程通過Kalman濾波方法得飛行器的位置及速度信息；

5)獲取飛行器的INS導航信息，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導航信息利用數據融合方法進行數據融合，得飛行器的導航信息，然后根據飛行器的導航信息對飛行器進行導航。

步驟1)的具體操作為：規劃飛行器的航跡，在飛行器的航跡內搜集外輻射源，然后根據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據庫中，得外輻射源數據庫。

根據所述調頻信號直達波利用數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。

多普勒測速儀根據調頻信號直達波得單次測量外輻射源的頻率變化率其中，

f·d(t)=fd(t)-fd(t-1)Δt]]>

其中，f_d(t)為t時刻調頻信號直達波的頻率，f_d(t-1)為t-1時刻調頻信號直達波的頻率，Δt為t時刻與t-1時刻的時間差；

干涉儀根據所述調頻信號直達波得第t時刻單次測量外輻射源的相位差

則單次測量外輻射源的相位差變化率的表達式：

其中，為t-1時刻的單次測量外輻射源的相位差。

本發明具有以下有益效果：