[發明專利]一種基于單站點的飛行器定位系統及方法

有效

• 申請號: 201810399733.5
• 申請日: 2018-04-27
• 公開（公告）號: CN108680941B
• 公開（公告）日: 2020-06-30
• 發明（設計）人: 傅隨道;曹振新
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G01S19/47
• 分類號: G01S19/47
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

本發明公開了一種基于單站點的飛行器定位系統及定位方法，其中定位系統包括飛行器飛行控制模塊、相位測量模塊、慣性陀螺儀、衛星導航定位模塊以及處理模塊；所述相位測量模塊包括位于飛行器上不同位置的兩根天線；所述飛行器飛行控制模塊用于控制所述飛行器沿非直線飛行；所述處理模塊包括目標信號方位角計算單元和目標信號距離計算單元，所述目標信號距離計算單元根據飛行器獲知的目標信號方位角以及衛星導航定位模塊測量的飛行器位置，計算出飛行器距離目標信號的距離。本發明無須考慮飛行器運動造成的接收信號多普勒頻偏效應，本發明在僅需單條短基線的前提下，結合飛行器現有硬件設備即可實現高精度信源定位，具有巨大的應用價值。

技術領域

本發明涉及信號定位技術領域，尤其涉及一種基于單站點的飛行器定位方法。

背景技術

運動單站短基線無源定位技術是一種可以應用于小型飛行器的高精度信號定位技術。該技術利用單站短基線在飛行器做S形機動飛行的條件下測量接收信號相位差，同時結合飛行器通用設備獲得飛行器飛行機動轉角以及飛行器位置信息，利用定位算法計算信號模糊度，獲得信號方位和距離信息完成信號測向。

傳統信號定位技術可以分為多站和單站。多站定位技術雖然在定位精度和實時性方面占據優勢，但是因其設備復雜、架設時間長、占地大且站間時頻同步要求極高。單站結構簡單、易于快速部署。常規的單站定位技術要求基線長度為探測信號波長的十倍、百倍甚至更高，同時為解信號模糊度需要采用多基線技術、虛擬基線技術，這都對天線布陣提出了很高的要求。目前飛行器上大多采用運動單站長基線干涉儀定位方法，該方法利用飛行器非直線運動，測量飛行軌跡上多個位置的信號數據以及飛行器自身參數，利用飛行軌跡的多個位置構建虛擬基線實現信號測向。但該方法會由于飛行器自身運動過程中的運動以及姿態變化產生信號復雜的非線性變化導致測向誤差，同時還需要外輻射源建立校正模型，造成系統結構復雜、成本較高。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對上述現有技術存在的不足，而提供一種簡化系統復雜度、提高整體可靠性的基于單站點的飛行器定位系統及方法。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：

一種基于單站點的飛行器定位系統，包括飛行器飛行控制模塊、相位測量模塊、慣性陀螺儀、衛星導航定位模塊以及處理模塊；所述相位測量模塊包括位于飛行器上不同位置的兩根天線；

所述飛行器飛行控制模塊用于控制所述飛行器沿非直線飛行；

所述相位測量模塊分用于測量兩根天線相位差θ_m0；所述慣性陀螺儀用于測量飛行器機動轉角θ_b0；所述衛星導航定位模塊用于測量飛行器位置(x₀，y₀，z₀)；

所述處理模塊包括目標信號方位角計算單元和目標信號距離計算單元，所述目標信號方位角計算單根據所述相位測量模塊測量的兩根天線相位差θ_m0以及慣性陀螺儀測量的飛行器機動轉角θ_b0，得到目標信號方位角；所述目標信號距離計算單元根據飛行器獲知的目標信號方位角以及衛星導航定位模塊測量的飛行器位置(x₀，y₀，z₀)，計算出飛行器距離目標信號的距離。

目標信號方位角計算單元得到目標信號方位角的方法是：