[發明專利]一種基于TDOA原理的艦船編隊精確定位系統及方法

在審

• 申請號: 201811312851.4
• 申請日: 2018-11-06
• 公開（公告）號: CN109239658A
• 公開（公告）日: 2019-01-18
• 發明（設計）人: 譚宏偉;周鐳;常曉軍
• 申請（專利權）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: 成都創新引擎知識產權代理有限公司 51249
• 代理人: 向群

本發明涉及一種基于TDOA原理的艦船編隊精確定位系統及方法，該系統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和接收天線、相連接的第一無線網絡通信機和第一收發天線；中心站艦船上的第二時間頻率源、相連接的多通道接收機和接收天線、相連接的第二無線網絡通信機和第二收發天線、中心控制系統；所述第一收發天線分別與多通道接收機的每個接收通道的接收天線、單通道接收機的接收天線以及第二收發天線耦合。該系統是基于協同方式下TDOA原理的新的定位系統，大幅提升了定位精度，彌補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中各艦船之間高精度互定位的技術難題。

技術領域

本發明屬于無線電定位領域，尤其涉及一種基于TDOA(到達時差)原理的艦船編隊精確定位系統及方法。

背景技術

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

然而，在復雜的現代化信息環境中，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或裝備，在艦船編隊中還需要不依賴于GNSS的后備系統來獲取區域性的艦船編隊各艦船之間的實時精確位置關系。

在海上艦船編隊條件下，可選的TDOA數據采集站的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，這就導致TDOA采集站的信號接收點之間的基線很短(10～100米)，使用常規的時差定位(TDOA定位)技術不能滿足定位精度要求。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種基于TDOA原理的艦船編隊精確定位系統及方法，該系統是基于協同方式下TDOA原理的新的定位系統，大幅提升了定位精度，彌補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難題。

本發明解決上述技術問題的技術方案如下：

第一方面，本發明提供了一種基于TDOA原理的艦船編隊精確定位系統，包括被定位艦船上安裝的第一時間頻率源、單通道接收機及與單通道接收機連接的接收天線、第一無線網絡通信機及與第一無線網絡通信機連接的第一收發天線；所述第一時間頻率源和第一無線網絡通信機均連接單通道接收機；

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及與每個接收通道連接的接收天線、第二無線網絡通信機及與第二無線網絡通信機連接的第二收發天線、中心控制系統；所述第二時間頻率源、第二無線網絡通信機及中心控制系統均連接多通道接收機；所述中心控制系統和第二無線網絡通信機連接；

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

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

被定位艦船上的第一無線網絡通信機通過第一收發天線發射無線信標信號；

被定位艦船上的單通道接收機接收并處理所述無線信標信號，生成帶時間戳和天線編碼戳的IQ數據，并通過第一收發天線發射到中心站艦船上的第二收發天線，并通過第二無線網絡通信機傳輸給中心控制系統；

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