[發(fā)明專利]一種單目衛(wèi)星跟蹤定位方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711441038.2
• 申請日: 2017-12-27
• 公開（公告）號: CN108226863B
• 公開（公告）日: 2021-12-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 呂植勇;程遙;陳睿;賴俊豪;任芳雨;張松松;王宇;吳蔓
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢理工大學(xué)
• 主分類號: G01S5/12
• 分類號: G01S5/12;G01S13/74
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 王丹

本發(fā)明提供一種單目衛(wèi)星跟蹤定位方法，根據(jù)反應(yīng)時(shí)間和時(shí)差計(jì)算衛(wèi)星與目標(biāo)之間的距離，以衛(wèi)星為頂點(diǎn)、此距離為母線長度畫圓錐與地球相交于第一個(gè)圓形，目標(biāo)第二時(shí)刻位于第一個(gè)圓形上；計(jì)算第一時(shí)刻和第二時(shí)刻目標(biāo)的位置之間的直線距離；以第一時(shí)刻目標(biāo)的位置為圓心，第一時(shí)刻和第二時(shí)刻目標(biāo)的位置之間的直線距離為半徑畫第二個(gè)圓形；第一個(gè)圓形和第二個(gè)圓形相交于兩個(gè)點(diǎn)，結(jié)合目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)方向，選取其中一個(gè)點(diǎn)作為第二時(shí)刻目標(biāo)的位置；在已知當(dāng)前時(shí)刻目標(biāo)的位置的基礎(chǔ)上，得到下一時(shí)刻目標(biāo)的位置，從而得到目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)路徑。本發(fā)明只需要一顆衛(wèi)星即可實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的定位，成本低。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及衛(wèi)星定位領(lǐng)域，具體涉及一種單目衛(wèi)星跟蹤定位方法。

背景技術(shù)

目前，GPS定位系統(tǒng)利用的是三星定位的方法，此方法需要三顆衛(wèi)星同時(shí)對目標(biāo)定位方可得到目標(biāo)的準(zhǔn)確位置。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：提供一種單目衛(wèi)星跟蹤定位方法，只需要一顆衛(wèi)星即可實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的定位，成本低。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案為：一種單目衛(wèi)星跟蹤定位方法，其特征在于：它包括以下步驟：

S1、第一時(shí)刻：已知第一時(shí)刻目標(biāo)的位置和速度；

S2、第二時(shí)刻：已知第一時(shí)刻與第二時(shí)刻的時(shí)間間隔；衛(wèi)星向目標(biāo)發(fā)射一次詢問信號，目標(biāo)收到詢問信號后經(jīng)過反應(yīng)時(shí)間返回一個(gè)應(yīng)答信號給衛(wèi)星，衛(wèi)星在收到應(yīng)答信號后得到從詢問信號到應(yīng)答信號之間的時(shí)間差，稱為時(shí)差；根據(jù)反應(yīng)時(shí)間和時(shí)差計(jì)算衛(wèi)星與目標(biāo)之間的距離，以衛(wèi)星為頂點(diǎn)、此距離為母線長度畫圓錐與地球相交于第一個(gè)圓形，目標(biāo)第二時(shí)刻位于第一個(gè)圓形上；

S3、計(jì)算得到目標(biāo)從第一時(shí)刻到第二時(shí)刻移動(dòng)的路程；令該路程為弧形，已知地球半徑和目標(biāo)距離地面的高度，計(jì)算第一時(shí)刻和第二時(shí)刻目標(biāo)的位置之間的直線距離；

以第一時(shí)刻目標(biāo)的位置為圓心，第一時(shí)刻和第二時(shí)刻目標(biāo)的位置之間的直線距離為半徑畫第二個(gè)圓形；第一個(gè)圓形和第二個(gè)圓形相交于兩個(gè)點(diǎn)，這兩個(gè)點(diǎn)位于第一時(shí)刻目標(biāo)的位置的兩個(gè)相反的方向上，結(jié)合目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)方向，選取其中一個(gè)點(diǎn)作為第二時(shí)刻目標(biāo)的位置；

S4、重復(fù)S1至S3，在已知當(dāng)前時(shí)刻目標(biāo)的位置的基礎(chǔ)上，得到下一時(shí)刻目標(biāo)的位置，從而得到目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)路徑。

按上述方案，所述的衛(wèi)星與目標(biāo)之間的距離SP通過以下公式計(jì)算獲得：

式中，c_光速為光速，BTO為衛(wèi)星從發(fā)射詢問信號到接收目標(biāo)返回的應(yīng)答信號的時(shí)間間隔， bias為目標(biāo)收到詢問信號到返回應(yīng)答信號的反應(yīng)時(shí)間。

按上述方案，所述的第一時(shí)刻和第二時(shí)刻目標(biāo)的位置之間的直線距離L通過以下公式獲得：

其中，θ為以地球的圓心為圓心、第一時(shí)刻和第二時(shí)刻目標(biāo)的位置之間的圓弧對應(yīng)的夾角，R為地球半徑，h為目標(biāo)距離地面的高度，Δt為第一時(shí)刻衛(wèi)星發(fā)射的詢問信號與第二時(shí)刻衛(wèi)星發(fā)射的詢問信號之間的時(shí)間間隔，v為目標(biāo)的速度。

按上述方案，設(shè)第二時(shí)刻目標(biāo)的位置為(x₂,y₂,z₂),衛(wèi)星位置為(a,b,c),那么對于第一個(gè)圓形有方程：

從第一時(shí)刻目標(biāo)的位置(x₁,y₁,z₁)開始到位于第一個(gè)圓形的第二時(shí)刻目標(biāo)的位置(x₂,y₂,z₂) 之間的路程設(shè)為vΔt，從第一時(shí)刻目標(biāo)的位置到第二時(shí)刻目標(biāo)的位置，滿足方程：