[發明專利]一種分布式定位系統的航跡生成方法及裝置

有效

• 申請號: 202010193735.6
• 申請日: 2020-03-18
• 公開（公告）號: CN111505573B
• 公開（公告）日: 2022-09-13
• 發明（設計）人: 徐自勵;華偉
• 申請（專利權）人: 中國民用航空總局第二研究所;四川大學
• 主分類號: G01S5/06
• 分類號: G01S5/06;G01S5/02
• 代理公司: 北京鍾維聯合知識產權代理有限公司 11579
• 代理人: 黃利萍

1.一種分布式定位系統的航跡生成方法，其特征在于，包括：

獲取k時刻下目標信號到達各遠端接收站間的時間差，根據定位方程確定目標估算位置；

根據所述目標估算位置以及遠端接收站的位置，確定目標的位置測量誤差協方差矩陣；

根據目標的位置測量誤差協方差矩陣，建立Kalman濾波方程對目標估算位置進行濾波，得到對應的目標修正位置；

重復計算k+1時刻即k＝k+1時，目標估算位置、目標的位置測量誤差協方差矩陣及該時刻的目標修正位置；

根據多個時刻目標修正位置確定目標的航跡；獲取k時刻下目標信號到達各遠端接收站間的時間差，根據定位方程確定目標估算位置之前，包括：

根據接收到目標信號的具體遠端接收站，確定所述目標是位于空中區域還是位于地面區域；

在確定所述目標位于空中區域時，所述確定目標的位置測量誤差協方差矩陣的步驟包括：

根據所述目標估算位置以及遠端接收站的位置，計算Γ_k矩陣，所述Γ_k矩陣用于表示目標航空器與遠端接收站幾何位置關系對遠端接收站的距離測量誤差的放大作用；

根據遠端接收站的均方距離測量誤差與Γ_k矩陣的乘積，得到所述目標航空器的位置測量誤差協方差矩陣；

在確定所述目標位于地面區域時，所述確定目標的位置測量誤差協方差矩陣的步驟包括：將所有遠端接收站的均方距離測量誤差作為所述目標的位置測量誤差協方差矩陣；

所述根據所述目標估算位置以及遠端接收站的位置，計算Γ_k矩陣的步驟包括：

其中：P_n表示以N個遠端接收站的均方時間測量誤差σ^*對每個遠端接收站的時間測量誤差方差σ_i進行歸一化，i的取值為1到N；

M_k為k時刻下由目標航空器位置指向分布式定位系統N個遠端接收站位置的單位矢量構成的矩陣，r_i為由目標航空器位置指向分布式定位系統第i個遠端接收站位置的單位矢量，即

H為運算矩陣，其表達式為：

2.根據權利要求1所述的分布式定位系統的航跡生成方法，其特征在于，所述Kalman濾波方程為：

其中，F_k-1為k-1時刻轉移矩陣，為k時刻先驗狀態估計，為k時刻后驗狀態估計，為k-1時刻后驗狀態估計，為k時刻先驗估計誤差方差，為k時刻后驗估計誤差方差，為k-1時刻后驗估計誤差方差，G_k-1為k-1時刻的輸入分配矩陣，H_k為m×n維測量矩陣，K_k為Kalman增益；根據測量到的目標位置坐標Z_k、估計出的目標位置測量誤差協方差矩陣R_k、過程噪聲協方差矩陣Q，通過Kalman濾波，得到目標狀態的最優估計。

3.一種分布式定位系統的航跡生成裝置，用于實現如權利要求1-2任意一項所述的分布式定位系統的航跡生成方法，其特征在于，包括：

估算位置確定單元，用于獲取目標航空器信號到達分布式定位系統各遠端接收站的時間，并根據目標航空器信號到達各遠端接收站間的時間差，確定目標估算位置；

協方差矩陣確定單元，用于根據所述目標估算位置以及遠端接收站的位置計算目標航空器的位置測量誤差協方差矩陣；

濾波器：與估算位置確定單元及協方差矩陣確定單元相連，用于根據所述目標航空器的位置測量誤差協方差矩陣，對所述目標估算位置進行Kalman濾波，得到對應的所述目標修正位置，并輸出目標修正位置生成目標航跡。

4.根據權利要求3所述的分布式定位系統的航跡生成裝置，其特征在于，還包括：

區域確定單元，用于根據接收到目標信號的具體遠端接收站，確定所述目標航空器是位于空中區域還是位于地面區域。