[發(fā)明專利]一種基于慣性/雙星間斷偽距約束的定位方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510547492.0
• 申請(qǐng)日: 2015-08-31
• 公開（公告）號(hào): CN105068104B
• 公開（公告）日: 2017-08-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張海;王偉揚(yáng);車歡;張曉鷗
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué);航天恒星科技有限公司
• 主分類號(hào): G01S19/49
• 分類號(hào): G01S19/49;G01C21/16
• 代理公司: 北京永創(chuàng)新實(shí)專利事務(wù)所11121
• 代理人: 趙文穎

1.一種基于慣性/雙星間斷偽距約束的定位方法，包括以下幾個(gè)步驟：

步驟一：選取具備兩顆可見導(dǎo)航衛(wèi)星信號(hào)的時(shí)刻點(diǎn)k、k₁、k₂、k₃，時(shí)刻點(diǎn)時(shí)間間隔根據(jù)載體運(yùn)動(dòng)速度以及慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的精度確定；以k時(shí)刻為參考點(diǎn)，利用輔助測(cè)量對(duì)INS的初始速度與初始姿態(tài)進(jìn)行校正，利用慣性導(dǎo)航系統(tǒng)計(jì)算每個(gè)時(shí)刻點(diǎn)與參考時(shí)刻點(diǎn)的位置差向量；k、k₁、k₂、k₃時(shí)刻慣導(dǎo)系統(tǒng)輸出的位置為P_Ik、則位置向量差

步驟二：根據(jù)選取的每個(gè)時(shí)刻兩顆衛(wèi)星的位置、偽距信息，計(jì)算該時(shí)刻點(diǎn)載體位置可行解軌道的參數(shù)，包括：軌道圓心、軌道半徑、軌道平面法向量；

步驟三：利用平面法向量，求出每個(gè)時(shí)刻由軌道坐標(biāo)系到地心地固系的兩次旋轉(zhuǎn)變換的旋轉(zhuǎn)角度值：

步驟四：依據(jù)每個(gè)時(shí)刻可行解軌道參數(shù)，通過坐標(biāo)變換，將不同時(shí)刻導(dǎo)航坐標(biāo)系下可行解軌道統(tǒng)一到地心地固系下；

步驟五：依據(jù)慣導(dǎo)輸出高度或高度輔助測(cè)量以及可行解軌道參數(shù)方程確定參考點(diǎn)時(shí)刻的初始搜索區(qū)間；

P_k為k時(shí)刻可行解軌道T_k上的點(diǎn)，初始搜索區(qū)間L為解軌道上載體位置附近的弧段：

L＝{P_k|h∈[h_ob-3Δh,h_ob+3Δh],P_k∈T_k}

其中：h_ob為慣導(dǎo)或外部高度測(cè)量提供的輔助高度信息，Δh為高度測(cè)量的均方誤差，h為P_k點(diǎn)對(duì)應(yīng)的高度值；基于參數(shù)方程，通過計(jì)算上式中兩個(gè)高度邊界處軌道點(diǎn)對(duì)應(yīng)的參數(shù)值L區(qū)間用參數(shù)等效表示：

步驟六：以各時(shí)刻間慣性導(dǎo)航系統(tǒng)獲得的相對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡為約束，在初始搜索區(qū)間進(jìn)行P_k位置最優(yōu)解的快速搜索，根據(jù)搜索誤差大小確定搜索結(jié)果，縮小搜索區(qū)間，反復(fù)搜索直至滿足精度要求，輸出定位結(jié)果。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于慣性/雙星間斷偽距約束的定位方法，所述的步驟二具體為：

衛(wèi)星S₁(x₁ y₁ z₁)、S₂(x₂ y₂ z₂)繞地球高速運(yùn)行，衛(wèi)星接收機(jī)獲取載體到衛(wèi)星的偽距ρ₁、ρ₂和衛(wèi)星的位置信息；載體位置可行解軌道是分別以兩顆衛(wèi)星為球心、以各自偽距為半徑的兩個(gè)空間球的相交點(diǎn)，方程表達(dá)式：

(x-x1)2+(y-y1)2+(z-z1)2=ρ1(x-x2)2+(y-y2)2+(z-z2)2=ρ2]]>

任意時(shí)刻，由兩顆衛(wèi)星的位置和偽距確定一個(gè)可行解軌道，該軌道曲線是一個(gè)空間圓，令兩顆衛(wèi)星距離為d，軌道圓半徑為r，圓心坐標(biāo)C(x_c y_c z_c)，圓平面法向量為其中z_n≥0，則：

其中：p為中間變量，表示兩顆衛(wèi)星與載體構(gòu)成的三角形的半周長(zhǎng)；

軌道圓心C位于S₁S₂連線上，令C到S₂距離為Δ，用衛(wèi)星坐標(biāo)表示圓心：

Δ=ρ22-r2xcyczc=Δd(x1y1z1-x2y2z2)+x2y2z2.]]>