[發(fā)明專利]一種基于TDOA原理的艦船編隊(duì)精確定位系統(tǒng)及方法

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• 申請日: 2018-11-06
• 公開（公告）號: CN109239658A
• 公開（公告）日: 2019-01-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 譚宏偉;周鐳;常曉軍
• 申請（專利權(quán)）人: 成都和躍科技有限公司
• 主分類號: G01S5/06
• 分類號: G01S5/06
• 代理公司: 成都創(chuàng)新引擎知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 51249
• 代理人: 向群

本發(fā)明涉及一種基于TDOA原理的艦船編隊(duì)精確定位系統(tǒng)及方法，該系統(tǒng)包括被定位艦船上的第一時間頻率源、相連接的單通道接收機(jī)和接收天線、相連接的第一無線網(wǎng)絡(luò)通信機(jī)和第一收發(fā)天線；中心站艦船上的第二時間頻率源、相連接的多通道接收機(jī)和接收天線、相連接的第二無線網(wǎng)絡(luò)通信機(jī)和第二收發(fā)天線、中心控制系統(tǒng)；所述第一收發(fā)天線分別與多通道接收機(jī)的每個接收通道的接收天線、單通道接收機(jī)的接收天線以及第二收發(fā)天線耦合。該系統(tǒng)是基于協(xié)同方式下TDOA原理的新的定位系統(tǒng)，大幅提升了定位精度，彌補(bǔ)了由于基線太短造成的精度不足，成功地解決了海上艦船編隊(duì)中各艦船之間高精度互定位的技術(shù)難題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于無線電定位領(lǐng)域，尤其涉及一種基于TDOA(到達(dá)時差)原理的艦船編隊(duì)精確定位系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

實(shí)時掌握艦船編隊(duì)中各艦船的位置信息及相互之間的精確定位關(guān)系非常重要，這一方面可以讓指揮決策者了解海上運(yùn)輸或海戰(zhàn)場態(tài)勢，另一方面這種精確的幾何關(guān)系是戰(zhàn)場環(huán)境下對多類目標(biāo)信息進(jìn)行融合處理的前提條件。目前對船只進(jìn)行定位主要利用GNSS系統(tǒng)，包括美國的GPS、俄羅斯的GLONASS、歐洲的Galileo等，我國的北斗導(dǎo)航系統(tǒng)也已完全覆蓋亞太地區(qū)，具備亞米級的定位精度。

然而，在復(fù)雜的現(xiàn)代化信息環(huán)境中，越是重要、致命的裝備越容易受到攻擊或制約，不能夠只依靠某一種技術(shù)或裝備，在艦船編隊(duì)中還需要不依賴于GNSS的后備系統(tǒng)來獲取區(qū)域性的艦船編隊(duì)各艦船之間的實(shí)時精確位置關(guān)系。

在海上艦船編隊(duì)條件下，可選的TDOA數(shù)據(jù)采集站的4個信號接收天線的安裝位置只能為單一的測量中心站艦船的船面平臺。由于艦船甲板幾何尺寸和空間很有限，這就導(dǎo)致TDOA采集站的信號接收點(diǎn)之間的基線很短(10～100米)，使用常規(guī)的時差定位(TDOA定位)技術(shù)不能滿足定位精度要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種基于TDOA原理的艦船編隊(duì)精確定位系統(tǒng)及方法，該系統(tǒng)是基于協(xié)同方式下TDOA原理的新的定位系統(tǒng)，大幅提升了定位精度，彌補(bǔ)了由于基線太短造成的精度不足，成功地解決了各艦船之間高精度互定位的技術(shù)難題。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下：

第一方面，本發(fā)明提供了一種基于TDOA原理的艦船編隊(duì)精確定位系統(tǒng)，包括被定位艦船上安裝的第一時間頻率源、單通道接收機(jī)及與單通道接收機(jī)連接的接收天線、第一無線網(wǎng)絡(luò)通信機(jī)及與第一無線網(wǎng)絡(luò)通信機(jī)連接的第一收發(fā)天線；所述第一時間頻率源和第一無線網(wǎng)絡(luò)通信機(jī)均連接單通道接收機(jī)；

中心站艦船上安裝的第二時間頻率源、至少包括三個接收通道的多通道接收機(jī)及與每個接收通道連接的接收天線、第二無線網(wǎng)絡(luò)通信機(jī)及與第二無線網(wǎng)絡(luò)通信機(jī)連接的第二收發(fā)天線、中心控制系統(tǒng)；所述第二時間頻率源、第二無線網(wǎng)絡(luò)通信機(jī)及中心控制系統(tǒng)均連接多通道接收機(jī)；所述中心控制系統(tǒng)和第二無線網(wǎng)絡(luò)通信機(jī)連接；

所述第一收發(fā)天線分別與多通道接收機(jī)的每個接收通道的接收天線、單通道接收機(jī)的接收天線以及第二收發(fā)天線耦合。

第二方面，本發(fā)明提供了一種基于TDOA原理的艦船編隊(duì)精確定位方法，該方法基于上述所述的艦船編隊(duì)精確定位系統(tǒng)，包括步驟：

被定位艦船上的第一無線網(wǎng)絡(luò)通信機(jī)通過第一收發(fā)天線發(fā)射無線信標(biāo)信號；

被定位艦船上的單通道接收機(jī)接收并處理所述無線信標(biāo)信號，生成帶時間戳和天線編碼戳的IQ數(shù)據(jù)，并通過第一收發(fā)天線發(fā)射到中心站艦船上的第二收發(fā)天線，并通過第二無線網(wǎng)絡(luò)通信機(jī)傳輸給中心控制系統(tǒng)；

中心站艦船上的多通道接收機(jī)的各通道接收并處理所述無線信標(biāo)信號，各自生成帶時間戳和天線編碼戳的IQ數(shù)據(jù)，并傳輸給中心控制系統(tǒng)；