[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

本發明提供一種分布式定位系統的航跡生成方法及裝置，方法包括：獲取k時刻下目標信號到達分布式定位系統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，目標的估算位置、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。本發明對分布式定位系統目標定位誤差進行更全面、準確的估計，尤其是考慮到GDOP對目標定位精度的影響，根據更為精確的誤差參數估計，以生成更精確的航跡，提高分布式定位系統對目標航空器的整體定位精度。

技術領域

本發明涉及分布式定位系統的數據處理領域，尤其涉及一種分布式定位系統的航跡生成方法及裝置。

背景技術

分布式定位系統，利用分布于不同位置的遠端接收站，接收目標發射的信號，通過測量目標信號到達各遠端接收站的時間或站間的時間差，實現對目標的定位。多點定位系統即為典型的分布式定位系統。多點定位系統通過測量目標信號到達各遠端接收站間的時間差，采用時差定位體制對目標進行定位，廣泛運用于民航領域，實現對航空器及機場場面車輛的定位與監視。

由于分布式定位系統通過測量目標信號到達遠端接收站的時間而實現對目標的定位，因此系統對目標信號到達時間的測量精度直接影響目標定位精度。然而，對于分布式定位系統，除了時間測量精度會直接影響目標定位精度，目標與遠端接收站間的幾何位置關系也會對目標定位精度產生影響。對于分布式定位系統確定的遠端接收站布局，即使接收站對目標信號到達時間的測量精度保持不變，當目標相對于接收站的幾何位置發生改變時，也會導致不同的目標定位精度。精度幾何弱化(Geometric Dilution of Precision，GDOP)因子就是衡量分布式定位系統遠端接收站具體布局下，目標與接收站間的位置關系對目標定位精度所產生影響的指標。圖1示出了圍繞機場布設的用于定位三維空間目標位置的廣域多點定位系統及對應的水平方向GDOP(HDOP，Horizontal Dilution OfPrecision，水平精度弱化因子)分布，其中布設了5個遠端接收站用于接收空中目標發射的信號。由圖中的HDOP分布可見，遠端接收站所構成幾何區域的內部具有較小的HDOP；距離遠端接收站所構成的幾何區域越遠，HDOP越大。圖1中給出了一架由西南方向飛往東北方向飛機的定位結果。對于分布式定位系統確定的目標信號到達時間測量精度，飛機位于HDOP較大的區域，定位精度較低；飛機位于HDOP較小的區域，定位精度較高。因而如圖1中所示，當飛機由遠離接收站的區域飛向接收站區域，然后再飛向遠離接收站區域，相應的HDOP由大變小，再由小變大，從而使得目標定位結果先呈現為定位誤差較大的散點，然后因定位誤差逐漸降低而收斂為線，最后又因定位誤差逐漸增大再次呈現為散點。這種因GDOP影響導致誤差非恒定的定位結果需要進一步進行處理，以提高目標的整體定位精度。

GDOP對目標定位結果的另一重要影響體現在目標運行穿越不同區域，因定位系統對不同區域目標定位精度不同而使目標定位精度發生突變。因對機場場面目標與廣域目標具有不同的定位精度要求，且分布式定位系統運用于場面目標定位與廣域目標定位的運用方式不同，所以對場面目標定位和廣域目標定位具有不同的目標定位精度。對于場面目標定位，因分布式定位系統遠端接收站對場面具有較好的覆蓋且定位維度較低，目標定位精度通常比廣域目標定位高。但是，飛機在起飛與降落階段都會發生目標穿越二維場面與三維廣域不同區域的過程，因此，對于起降階段的目標定位，將出現目標穿越兩種不同定位精度區域的情況。目標位于場面時，由于定位系統對場面覆蓋較好、GDOP較小，具有較高的目標定位精度；目標位于空中時，由于定位系統的覆蓋較差、GDOP較大，目標定位精度明顯降低。因此，如圖2所示，當目標穿越不同定位精度區域，將導致目標定位精度產生跳變，這也是因GDOP影響導致誤差非恒定的定位結果，需要進一步進行處理，以提高目標的整體定位精度。