[發(fā)明專利]一種新的艦艇編隊(duì)相對(duì)定位方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510971851.5
• 申請(qǐng)日: 2015-12-22
• 公開（公告）號(hào): CN105467418A
• 公開（公告）日: 2016-04-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉俊成;譚麗芬;王宇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中船航海科技有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): G01S19/47
• 分類號(hào): G01S19/47
• 代理公司: 上海智力專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 31105
• 代理人: 周濤

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于導(dǎo)航定位技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種新的可以在“體系對(duì)抗”條件下、無(wú)衛(wèi)星定位時(shí)、對(duì)編隊(duì)艦艇內(nèi)各艦艇的慣導(dǎo)位置誤差進(jìn)行聯(lián)合修正的艦艇編隊(duì)相對(duì)定位方法。

背景技術(shù)

隨著信息技術(shù)，特別是無(wú)線通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，戰(zhàn)爭(zhēng)形式由武器與武器等“平臺(tái)”之間的對(duì)抗轉(zhuǎn)變?yōu)椤绑w系”與“體系”的對(duì)抗。在這種條件下，現(xiàn)代較大規(guī)模的海戰(zhàn)通常是由航母、驅(qū)逐艦、護(hù)衛(wèi)艦、無(wú)人艇等多種艦艇進(jìn)行的編隊(duì)作戰(zhàn)，小規(guī)模海戰(zhàn)也是編隊(duì)中各艦艇的協(xié)同行動(dòng)，所以，在體系對(duì)抗條件下，作戰(zhàn)艦艇為了有效保護(hù)自己，有力打擊敵人，更好的完成打擊、偵查等任務(wù)，將會(huì)成“群”出動(dòng)，組成艦艇編隊(duì)共同執(zhí)行任務(wù)，艦艇編隊(duì)將成為海上行動(dòng)的一種基本工作模式。

鑒于導(dǎo)航在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中重要的地位，如何提高編隊(duì)各艦艇導(dǎo)航精度成為一個(gè)非常重要的問(wèn)題。慣導(dǎo)系統(tǒng)能夠連續(xù)提供多種較高精度的導(dǎo)航參數(shù)信息，頻帶寬，自主性強(qiáng)，主要缺點(diǎn)是導(dǎo)航定位誤差隨時(shí)間積累，難以長(zhǎng)時(shí)間獨(dú)立工作；雖然衛(wèi)星定位具有高精度實(shí)時(shí)定位測(cè)速能力，但衛(wèi)星信號(hào)易受干擾，同時(shí)面臨戰(zhàn)時(shí)不可用問(wèn)題。因而，目前通過(guò)艦載數(shù)據(jù)鏈傳輸慣導(dǎo)/衛(wèi)星組合導(dǎo)航系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行艦艇編隊(duì)、協(xié)同海戰(zhàn)的技術(shù)手段均存在嚴(yán)重缺陷。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種新的艦艇編隊(duì)相對(duì)定位方法，利用艦載數(shù)據(jù)鏈將艦間相互測(cè)距信息與慣導(dǎo)數(shù)據(jù)通過(guò)基于測(cè)量學(xué)平差的數(shù)據(jù)融合方法有效結(jié)合，成功地解決了如何在“體系對(duì)抗”條件下，無(wú)衛(wèi)星定位時(shí)提高編隊(duì)各艦艇導(dǎo)航精度的問(wèn)題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種新的艦艇編隊(duì)相對(duì)定位方法，該相對(duì)定位方法包括以下步驟：

第一步，構(gòu)建基于艦載數(shù)據(jù)鏈、艦載慣導(dǎo)和相對(duì)定位計(jì)算機(jī)的艦艇編隊(duì)相對(duì)定位系統(tǒng)，在艦艇編隊(duì)的每個(gè)艦艇上安裝艦艇編隊(duì)相對(duì)定位系統(tǒng)，確定相對(duì)定位時(shí)編隊(duì)艦艇相鄰艦艇間的信息交互內(nèi)容，艦載慣導(dǎo)的數(shù)據(jù)傳送至艦載數(shù)據(jù)鏈，艦載數(shù)據(jù)鏈利用無(wú)線電測(cè)距進(jìn)行艦艇編隊(duì)內(nèi)各艦艇兩兩之間的相互測(cè)距，同時(shí)利用無(wú)線電通信實(shí)時(shí)通報(bào)慣導(dǎo)數(shù)據(jù)和測(cè)距信息，并將慣導(dǎo)數(shù)據(jù)和測(cè)距信息傳送給相對(duì)定位計(jì)算機(jī)，

第二步，以艦艇的測(cè)距信息和慣導(dǎo)數(shù)據(jù)計(jì)算得到的計(jì)算距離之差作為量測(cè)量，以各艦艇慣導(dǎo)的位置誤差為待估計(jì)量，建立艦艇編隊(duì)相對(duì)定位方法的數(shù)學(xué)模型，以測(cè)量學(xué)平差理論中的全參數(shù)加權(quán)最小二乘估計(jì)方法估計(jì)艦艇慣導(dǎo)位置誤差，然后利用艦艇慣導(dǎo)位置誤差估計(jì)反饋修正慣導(dǎo)輸出位置，達(dá)到艦艇慣導(dǎo)定位誤差聯(lián)合修正的效果。

傳送的艦載慣導(dǎo)的數(shù)據(jù)包括狀態(tài)字、經(jīng)度λ_i、緯度φ_i、幀號(hào)，測(cè)距信息指的是相互測(cè)距值(i＝1,…,n,i≠j)，以艇間相互測(cè)距值和由艦艇各慣導(dǎo)提供的位置信息{λ_i,φ_i}(i＝1,…,n)，其中n為編隊(duì)艦艇數(shù)量，計(jì)算得到的計(jì)算距離之差作為量測(cè)量，以艦艇各慣導(dǎo)的位置誤差為待估計(jì)量，建立艦艇編隊(duì)相對(duì)定位方法的數(shù)學(xué)模型。

所述數(shù)學(xué)模型的建立步驟為：以表示艦艇慣導(dǎo)系統(tǒng)i的輸出位置，則與{λ_i,φ_i}的關(guān)系為：

式中，R為地球半徑，

與慣導(dǎo)i輸出經(jīng)緯度誤差Δλ_i、的關(guān)系為：

艦艇i和艦艇j之間的相互測(cè)距值和由慣導(dǎo)系統(tǒng)輸出計(jì)算得到的計(jì)算距離分別表示為：