基于双向通信协同定位辅助的单星定位方法

摘要

本发明提出一种基于双向通信协同定位辅助的单星定位方法，分为单星定位模块和协同定位模块两个部分，单星定位模块位于卫星和地面探测器，主要完成地面探测器的单星定位解算以及地面探测器之间距离的求解，协同定位模块位于地面探测器，主要完成地面探测器之间的协同定位。将地面探测器所得到的自身定位坐标发送到定位卫星，定位卫星根据所需定位的地面探测器自身定位坐标按照一定的距离限制条件确定协同定位的地面探测器，并通过卫星计算得到的地面探测器和协同地面探测器之间的距离信息建立权重系数，并通过该系数融合各个协同地面探测器的单星定位结果从而减小卫星定轨误差对地面探测器定位误差的影响，并提高定位精度。

主权项

一种基于双向通信协同定位辅助的单星定位方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：采用以下过程获得每个地面探测器的初始坐标估计值：对于第i个地面探测器，在三个不同时刻接收单星发射信号，并获得三个不同时刻下单星的坐标，利用多普勒测频仪获得第i个地面探测器和单星之间，在第一时刻与第二时刻的伪距差，以及在第二时刻与第三时刻的伪距差；根据得到的两个伪距差以及第i个地面探测器的自身高度信息，结合三个不同时刻下单星的坐标，通过最小二乘法得到第i个地面探测器的初始坐标估计值并将该初始坐标估计值发送给单星；步骤2：采用以下过程迭代更新每个地面探测器的坐标估计值：对于第i个地面探测器，其坐标估计值更新公式为：${\hat{x}}_i^k=\frac{1}{1+\underset{j=1}{\overset{n}{\Sigma }}{\lambda }_{j,i}^{k-1}}·({\hat{x}}_i^{k-1}+\underset{j=1}{\overset{n}{\Sigma }}{\lambda }_{j,i}^{k-1}{\hat{x}}_{j,i}^{k-1})$${\hat{y}}_i^k=\frac{1}{1+\underset{j=1}{\overset{n}{\Sigma }}{\lambda }_{j,i}^{k-1}}·({\hat{y}}_i^{k-1}+\underset{j=1}{\overset{n}{\Sigma }}{\lambda }_{j,i}^{k-1}{\hat{y}}_{j,i}^{k-1})$${\hat{z}}_i^k=\frac{1}{1+\underset{j=1}{\overset{n}{\Sigma }}{\lambda }_{j,i}^{k-1}}·({\hat{z}}_i^{k-1}+\underset{j=1}{\overset{n}{\Sigma }}{\lambda }_{j,i}^{k-1}{\hat{z}}_{j,i}^{k-1})$其中为第i个地面探测器在第k‑1次迭代后的坐标估计值，为第i个地面探测器在第k次迭代后的坐标估计值，n为与第i个地面探测器直线距离不大于设定阈值的地面探测器个数，为第k‑1次迭代后n个地面探测器中的第j个地面探测器到所述第i个地面探测器的融合系数，融合系数与对应两个地面探测器间的直线距离负相关；为n个地面探测器中的第j个地面探测器对所述第i个地面探测器的估计坐标：${\hat{x}}_{j,i}^{k-1}={\hat{x}}_j^{k-1}+{\mathrm{\Delta x}}_{j,i}^{k-1}$${\hat{y}}_{j,i}^{k-1}={\hat{y}}_j^{k-1}+{\mathrm{\Delta y}}_{j,i}^{k-1}$${\hat{z}}_{j,i}^{k-1}={\hat{z}}_j^{k-1}+{\mathrm{\Delta z}}_{j,i}^{k-1}$为n个地面探测器中的第j个地面探测器自身在第k‑1次迭代后的坐标估计值，为第k‑1次迭代后n个地面探测器中的第j个地面探测器到所述第i个地面探测器的直线距离在x,y,z三个方向上的分量。