[發明專利]一種空間多站多體制降維定位方法

有效

• 申請號: 202010285643.0
• 申請日: 2020-04-13
• 公開（公告）號: CN111337875B
• 公開（公告）日: 2020-10-13
• 發明（設計）人: 劉佳琪;李虎;高路;白錦良;孫恒;劉洪艷;孫瑞祺;秦鵬;江志燁;曹陽;劉成國;徐鋒;王上月;陳姝媛;郭磊;牛振紅;李志鋒;杜潤樂;趙忠凱;蔣伊琳;高敬鵬;梁偉;周宏潮;劉雪梅;陸偉
• 申請（專利權）人: 北京航天長征飛行器研究所
• 主分類號: G01S5/02
• 分類號: G01S5/02;G06F17/16
• 代理公司: 北京格允知識產權代理有限公司 11609
• 代理人: 張莉瑜

1.一種空間多站多體制降維定位方法，其特征在于，采用多站定位系統實現，所述多站定位系統包括主觀測裝置和多個從觀測裝置，所述主觀測裝置和所述從觀測裝置均用于獲取含有電磁信號源信號特征的觀測量，且所述多站定位系統獲取的不同觀測量不少于五種，所述主觀測裝置定期與各個所述從觀測裝置通信，獲取各觀測量并進行降維定位；

降維定位包括如下步驟：

S1、所述主觀測裝置與各個所述從觀測裝置通信，獲取所有有效觀測量，根據各個不同觀測量，得到電磁信號源位置向量X的各個觀測方程式，總計M個；

S2、所述主觀測裝置對M個觀測方程式分別求導，得到1×3維向量，表達式為：

其中，電磁信號源位置向量L為電磁信號源緯度，B為電磁信號源經度，H為電磁信號源高程信息，g_j表示第j個觀測方程式，j＝1、2、…M；

S3、將M個1×3維向量組合為M×3維的雅克比矩陣A，表達式為：

解算上述矩陣A的奇異值，得到最大奇異值σ_max及最小奇異值σ_min，計算其比值表達式為：

K＝σ_max/σ_min；

任意選取矩陣A中三行，按列排列其相應的1×3維向量進行組合，得到個不同的3×3的觀測矩陣Q_a；

S4、逐個計算每個觀測矩陣Q_a的矩陣的最大奇異值與最小奇異值的比值k_a，并與K比較，當k_aK時，用k_a更新K，最終選出最小的比值對應的觀測矩陣Q_{a_min}；

S5、通過最終選出的觀測矩陣Q_{a_min}及其對應的觀測量進行定位，確定電磁信號源位置。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：所述步驟S1中，所述主觀測裝置與各個所述從觀測裝置通信，獲取所有有效觀測量時，識別所述多站定位系統中失效的從觀測裝置以及正常運行的從觀測裝置，從正常運行的從觀測裝置獲取觀測量。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：所述多站定位系統中，所述主觀測裝置和所述從觀測裝置均具備時間計時、自身速度測量、自身加速度測量功能，能夠提取電磁信號到達時間、頻率。

4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于：所述多站定位系統中，所述主觀測裝置和各個所述從觀測裝置通過無線方式通信，所述主觀測裝置用于獲取無線通信信號，并根據無線通信信號測量相對延時、相對頻偏，計算相對距離、相對速度。

5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于：所述多站定位系統中，所述主觀測裝置還用于利用無線通信信號實現時間同步。

6.根據權利要求3所述的方法，其特征在于：所述多站定位系統中，所述主觀測裝置和各個所述從觀測裝置設有全球定位系統芯片，用于獲得其自身相對于定位系統坐標的位置、速度信息。

7.根據權利要求3所述的方法，其特征在于：所述多站定位系統中，所述主觀測裝置設有加速度測量芯片，用于獲得其自身對于俯仰、方位、滾轉三向的姿態信息。

8.根據權利要求3所述的方法，其特征在于：所述主觀測裝置前端設有圓形陣天線，所述圓形陣天線包括多個天線單元，各個所述天線單元沿圓形周向均勻間隔分布，能夠提取電磁信號到達相位。

9.根據權利要求4所述的方法，其特征在于：所述步驟S1中，根據各不同觀測量得到電磁信號源位置向量X的各個觀測方程式時，得到的觀測方程式包括到達時間差觀測方程、頻率差觀測方程及到達角度觀測方程。

10.根據權利要求4所述的方法，其特征在于：所述步驟S1中，根據各不同觀測量得到電磁信號源位置向量X的各個觀測方程式時，得到的觀測方程式還包括相位差變化率觀測方程，所述相位差變化率觀測方程以電磁信號到達相位差變化率信息作為觀測量得到。