[發(fā)明專利]一種組合導(dǎo)航相對(duì)定位方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811042886.0
• 申請(qǐng)日: 2018-09-07
• 公開（公告）號(hào): CN109188352B
• 公開（公告）日: 2022-09-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉錫祥;許廣富;楊文強(qiáng);馬曉爽;劉賢俊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號(hào): G01S5/02
• 分類號(hào): G01S5/02;G01C21/16
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 許方

本發(fā)明公開了一種組合導(dǎo)航相對(duì)定位方法，該方法包括以下步驟：(1)結(jié)合TOA測(cè)距技術(shù)，建立導(dǎo)航相對(duì)定位估計(jì)模型；(2)考慮測(cè)距模型的誤差，將坐標(biāo)估計(jì)模型轉(zhuǎn)化為有約束非線性規(guī)劃問題，利用外部罰函數(shù)法能夠從非可行解出發(fā)逐步逼近可行域的特點(diǎn)，并結(jié)合Powell方法能夠逼近局部最優(yōu)解的特點(diǎn)作為最優(yōu)化求解方法，用于求解目標(biāo)函數(shù)最優(yōu)解；(3)建立無線通訊和慣導(dǎo)組合導(dǎo)航數(shù)學(xué)模型，利用卡爾曼濾波融合得出精確相對(duì)坐標(biāo)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于導(dǎo)航技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種組合導(dǎo)航相對(duì)定位方法。

背景技術(shù)

在地震救援，反恐作戰(zhàn)，野外搜救等突發(fā)事件的復(fù)雜環(huán)境下，行動(dòng)人員常常需要確定自己的當(dāng)前位置，并把定位信息及時(shí)傳達(dá)給同伴及上級(jí)指揮者，以利于行動(dòng)人員掌握自身位置狀態(tài)，保障安全，也有利于指揮者全面了解所有人員的姿態(tài)，統(tǒng)籌下一步的行動(dòng)計(jì)劃。

傳統(tǒng)的通過地圖、指南針，加以觀察地圖環(huán)境的定位方法不那么準(zhǔn)確，在山區(qū)、叢林、樓宇、洞穴等復(fù)雜作戰(zhàn)環(huán)境中，搜尋定位GPS模塊往往也會(huì)因?yàn)闆]有信號(hào)無法發(fā)揮定位作用。解決方案從單純的捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)導(dǎo)航發(fā)展到捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)加地磁信息系統(tǒng)，替代GPS組合的人員自主定位，但其定位不準(zhǔn)確，所以目前需要提出一種定位方法，滿足在山區(qū)、叢林、樓宇、洞穴等復(fù)雜作戰(zhàn)環(huán)境中搜尋定位需要，為新型搜尋定位技術(shù)提供儲(chǔ)備。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：針對(duì)以上現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提出一種組合導(dǎo)航相對(duì)定位方法，該方法可以在GNSS拒止條件下為單兵作戰(zhàn)人員提供連續(xù)自主定位導(dǎo)航信息，滿足在山區(qū)、叢林、樓宇、洞穴等復(fù)雜作戰(zhàn)環(huán)境中搜尋定位需要，為新型搜尋定位技術(shù)提供儲(chǔ)備。

技術(shù)方案：為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種組合導(dǎo)航相對(duì)定位方法，該方法包括以下步驟：

(1)結(jié)合TOA測(cè)距技術(shù)，建立N個(gè)人員的測(cè)距矩陣；

(2)根據(jù)測(cè)距矩陣建立N個(gè)人員導(dǎo)航相對(duì)定位估計(jì)模型；

(3)根據(jù)定位估計(jì)模型構(gòu)造增廣目標(biāo)函數(shù)，對(duì)約束進(jìn)行非線性規(guī)劃，求解增廣目標(biāo)函數(shù)最優(yōu)解以獲得N個(gè)人員無線通訊定位坐標(biāo)；

(4)建立無線通訊和慣導(dǎo)定位組合導(dǎo)航模型，利用卡爾曼濾波融合得出N個(gè)人員定位坐標(biāo)。

其中，步驟(1)中，結(jié)合TOA測(cè)距技術(shù)，建立N個(gè)人員的測(cè)距矩陣，方法如下：

設(shè)N個(gè)人員分布在二維坐標(biāo)系下某個(gè)平面區(qū)域內(nèi)，表示第i個(gè)定位人員待估計(jì)坐標(biāo)：

計(jì)算兩兩人員i，j之間距離，T₁時(shí)刻，i向j發(fā)送詢問指令，T2時(shí)刻j收到詢問指令，T3為j向i發(fā)送應(yīng)答指令時(shí)刻，T4為i收到應(yīng)答指令的時(shí)刻，利用異步TOA原理可得距離為d_ij：

其中，C為光速；

建立測(cè)距矩陣：

其中，步驟(2)中，根據(jù)測(cè)距矩陣建立N個(gè)人員導(dǎo)航相對(duì)定位估計(jì)模型方法如下：

其中，為N個(gè)定位人員待估計(jì)坐標(biāo)，Δ為系統(tǒng)調(diào)整因子，ε_ij為允許定位精度誤差。

其中，步驟(3)中，根據(jù)定位估計(jì)模型構(gòu)造增廣目標(biāo)函數(shù)，方法如下：

其中，γ_ij為罰因子，G_ij為最大值函數(shù)，G_ij＝max(0,g_ij)，g_ij為式(3)中約束條件。