[發明專利]一種多機協同定位精度優化方法及系統

有效

• 申請號: 202011000892.7
• 申請日: 2020-09-22
• 公開（公告）號: CN112327246B
• 公開（公告）日: 2022-06-28
• 發明（設計）人: 楊航;李洪烈;郭維波;王倩;李亭;程春華
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍海軍航空大學青島校區
• 主分類號: G01S5/02
• 分類號: G01S5/02
• 代理公司: 北京金碩果知識產權代理事務所(普通合伙) 11259
• 代理人: 郝曉霞

本發明提供一種多機協同定位精度優化方法及系統，通過設置多個機載節點，使用節點生成TDOA矩陣，并根據矩陣得出定位雙曲線方程后求解，獲得目標位置坐標值。進行系統載噪比取值，獲得測距系統中偽碼同步誤差，以及設定器件在工作帶寬內的時延波動水平，獲得系統時延誤差，并根據偽碼同步誤差及系統時延誤差計算系統測距誤差。使用鎖相環模塊，并采用粗搜索和精密搜索相結合的鎖相方式，實現相位鎖定，計算得出相位誤差。根據目標位置坐標值、系統測距誤差及相位誤差，估算目標位置范圍。如此，對定位精度從距離和相位多維度進行了優化。

技術領域

本發明屬于動態定位技術領域，具體涉及一種多機協同定位精度優化方法及系統。

背景技術

隨著我海軍戰略從近海防御向遠海防御的轉變，海上活動日益頻繁，海上突發事件頻發，海上航空搜救愈發重要。目前，超短波干涉式測向、偽碼測距技術廣泛應用于海上目標搜尋，遇險定位。受限于機載臺天線陣數量，該方法存在著定位精度不高的問題。影響定位精度的因素主要存在于對目標位置的距離測量和相位計算兩方面，其中，導致測距誤差的主要因素有，偽碼同步誤差、多徑引起的誤差、對流層所引起的誤差以及系統時延誤差，而測向精度由于受到傳播環境和天線間距影響，以及采用算法不同，所產生的誤差相對較大。

發明內容

鑒于上述原因，本發明提供一種多機協同定位精度優化方法及系統。

本發明提供的多機協同定位精度優化方法，包括以下步驟。

步驟S1：設置多個機載節點，使用機載節點生成TDOA矩陣，并根據矩陣得出定位雙曲線方程后求解，獲得目標位置坐標值；

步驟S2：進行系統載噪比取值，獲得測距系統中偽碼同步誤差，以及設定器件在工作帶寬內的時延波動水平，獲得系統時延誤差，并根據偽碼同步誤差及系統時延誤差計算系統測距誤差；

步驟S3：使用鎖相環模塊，并采用粗搜索和精密搜索相結合的鎖相方式，實現相位鎖定，計算得出相位誤差；

步驟S4：根據目標位置坐標值、系統測距誤差及相位誤差，估算目標位置范圍。

優選的，在步驟S1中，機載節點為四個，包含一個機載中心節點及三個機載普通節點。

優選的，在步驟S1中，采用Chan算法解算方程，并將初始非線性TDOA方程組轉化為線性方程組。

優選的，在步驟S2中，系統測距誤差是，偽碼同步誤差、系統時延誤差、多徑發射誤差及對流層誤差四者平方和的開方值，其中多徑發射誤差由機載節點高度確定，對流層誤差由機載節點最大通信距離確定。

優選的，在步驟S3中，粗搜索實現目標相位的快速鎖定，精密搜索實現對目標相位的無限逼近。

優選的，在步驟S3中，相位誤差包括相位鎖定誤差及隨機抖動誤差，相位鎖定誤差由相位最小分辨率以及鎖定所需時間確定，隨機抖動誤差由載噪比預設值確定。

優選的，在步驟S3中，接收信號的收通路包含天線以及收射頻兩路，在兩收通路中，電路器件成對使用。

優選的，機載節點的飛行方向與來波方向保持一致。