[發明專利]基于慣導輔助單星定位的卡爾曼濾波動目標定位方法

在審

• 申請號: 201810912638.0
• 申請日: 2018-08-12
• 公開（公告）號: CN109084762A
• 公開（公告）日: 2018-12-25
• 發明（設計）人: 張怡;劉東昊;張玲玲;唐成凱;廉保旺
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: G01C21/16
• 分類號: G01C21/16;G01C21/20;G01S19/47
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 陳星

1.一種基于慣導輔助單星定位的卡爾曼濾波動目標定位方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟1：采用積分多普勒單星定位方式獲得衛星與定位目標之間的積分多普勒測量值，結合定位目標測高計獲得的高度值h和衛星星歷中得到的衛星各時刻坐標求出定位目標初始靜態定位階段的定位目標坐標x＝(x,y,z)；

步驟2：以步驟1得到的定位目標初始靜態定位階段的坐標x＝(x,y,z)為初始值，利用連續三個時刻衛星與定位目標間的偽距、INS慣導輸入的定位目標位置偏移、衛星坐標和目標測高，聯立公式

其中{R_i,R_i+1,R_i+2}分別表示第i、第i+1和第i+2個時刻的衛星和定位目標之間的偽距，衛星在第i、第i+1和第i+2個時刻坐標分別為{X_i,Y_i,Z_i}、{X_i+1,Y_i+1,Z_i+1}和{X_i+2,Y_i+2,Z_i+2}，定位目標在第i、第i+1和第i+2個時刻坐標分別為{x_i,y_i,z_i}、{x_i+1,y_i+1,z_i+1}和{x_i+2,y_i+2,z_i+2}，{R_i,x,R_i,y,R_i,z}、{R_i+2,x,R_i+2,y,R_i+2,z}分別表示i時刻與i+2時刻偽距R_i和R_i+2各自在地心地固坐標系下x,y,z三個方向上的投影；δt_u為接收機鐘差；Δx_i,Δy_i,Δz_i和Δx_i+1,Δy_i+1,Δz_i+1為慣導系統記錄的目標i時刻與i+1時刻間以及i+1時刻與i+2時刻間的相對位移；

將聯立公式在k-1次迭代結果[x_i+2,k-1,δt_u,k-1]^T處泰勒展開，并略去高階項進行線性化處理之后得到矩陣方程式為：

G·Δx＝b

其中x_i+2,k表示i+2時刻第k次迭代的目標坐標值，x_i+2,k-1表示在第k-1次迭代時對應i+2時刻定位目標的坐標；反復進行迭代直至增量||Δx||滿足設定精度后停止，得到i+2時刻定位目標的三維坐標，并將此結果作為初始定位結果x；

步驟3：建立狀態變量X＝[x y z V_x V_y V_z a_xa_y a_z]^T，其中狀態變量代入值x,y,z、V_x,V_y,V_z和a_x,a_y,a_z分別為定位目標在i+2時刻坐標系中的當前位置、速度和加速度；將狀態變量初始化為并將慣導系統記錄的目標i時刻與i+1時刻間以及i+1時刻與i+2時刻間的相對位移Δx_i,Δy_i,Δz_i和Δx_i+1,Δy_i+1,Δz_i+1、衛星與目標在i時刻、i+1時刻和i+2時刻的偽距值，以及目標在i+2時刻的測高值代入UKF濾波器，得到i+2時刻的定位結果。