一种基于双星时差频差无源定位的伪距差分方法

摘要

本发明提供了一种基于双星时差频差无源定位的伪距差分方法，依次测量两颗卫星到参考站的伪距差，计算卫星的伪距改正数，利用伪距改正数改正未知辐射源的伪距差，得到接近真值的到达时间差，测量参考站到两颗卫星的到达频率差为，计算参考站到两颗卫星的接近真值的到达频率差，利用卫星的频率改正数改正未知辐射源到两颗卫星的到达频率差，得到接近真值的到达频率差，利用地球椭球方程、接近真值的到达时间差和到达频率差来实现对未知辐射源的高精度定位。本发明可以对系统的定位误差进行改正，从而提高了双星无源定位系统的精度。

主权项

一种基于双星时差频差无源定位的伪距差分方法，其特征在于包括下述步骤：1)测量两颗卫星到参考站的伪距差${\rho }_0^{s2}-{\rho }_0^{s1}=r_0^{s2}-r_0^{s1}+{\mathrm{\Delta \rho }}_0^s+{\mathrm{\Delta \rho }}_0---\left(1\right)$式中分别为两颗卫星到参考站的伪距，分别为两颗卫星到参考站的几何距离，可以根据已知参考站的位置与卫星广播星历计算获得，即：$r_0^{s2}=\sqrt{{(x_{s2}-x_0)}^2+{(y_{s2}-y_0)}^2+{(z_{s2}-z_0)}^2}---\left(2\right)$$r_0^{s1}=\sqrt{{(x_{s1}-x_0)}^2+{(y_{s1}-y_0)}^2+{(z_{s1}-z_0)}^2}---\left(3\right)$式中(x₀,y₀,z₀)为参考站的坐标，(x_si,y_si,z_si),i＝1,2是两颗卫星的位置，表示与地面参考站位置和卫星位置有关的测距误差，Δρ₀表示与接收机有关的测距误差；2)计算卫星的伪距改正数：$\Delta \rho =(r_0^{s1}-r_0^{s2})-({\rho }_0^{s1}-{\rho }_0^{s2})---\left(4\right)$3)利用伪距改正数Δρ改正未知辐射源的伪距差，得到接近真值的到达时间差Δt'：${\mathrm{c\Delta t}}^{\prime }={\rho }^{s2}-{\rho }^{s1}+\Delta \rho =\sqrt{{(x_{s1}-x)}^2{(y_{s1}-y)}^2+{(z_{s1}-z)}^2}-\sqrt{{(x_{s2}-x)}^2{(y_{s2}-y)}^2+{(z_{s2}-z)}^2}---\left(5\right)$式中(x,y,z)表示未知辐射源的位置，c为光速；4)测量参考站到两颗卫星的到达频率差为Δf_r；5)计算参考站到两颗卫星的接近真值的到达频率差Δf₀，$\frac{{\mathrm{c\Delta f}}_0}{f_0}=\frac{x_{s2}-x_0}{r_2}{v}_{x2}+\frac{y_{s2}-y_0}{r_2}{v}_{y2}+\frac{z_{s2}-z_0}{r_2}{v}_{z2}-\frac{x_{s1}-x_0}{r_1}{v}_{x1}-\frac{y_{s1}-y_0}{r_1}{v}_{y1}-\frac{z_{s1}-z_0}{r_1}{v}_{z1}---\left(6\right)$式中(v_xi,v_yi,v_zi),i＝1,2是卫星的速度；其中f₀为参考站的载波频率，r₁，r₂分别为卫星1和卫星2到未知辐射源的几何距离；6)计算卫星的频率改正数：ΔF＝Δf₀‑Δf_Y           (7)7)未知辐射源到两颗卫星的到达频率差为Δf，利用频率改正数ΔF改正未知辐射源的到达频率差，得到接近真值的到达频率差Δf'：$\frac{{\mathrm{c\Delta f}}^{\prime }}{f_0}=\frac{c(\Delta f+\Delta F)}{f_0}=\frac{x_{s2}-x}{r_2}{v}_{x2}+\frac{y_{s2}-y}{r_2}{v}_{y2}+\frac{z_{s2}-z}{r_2}{v}_{z2}-\frac{x_{s1}-x}{r_1}{v}_{x1}-\frac{y_{s1}-y}{r_1}{v}_{y1}-\frac{z_{s1}-z}{r_1}{v}_{z1}---\left(8\right)$8)利用地球椭球方程：$\frac{x^2}{a^2}+\frac{y^2}{a^2}+\frac{z^2}{b^2}=1---\left(9\right)$式中a是地球半长轴，b是地球半短轴；9)由公式(5)、(8)和(9)解算未知辐射源的位置，进而实现高精度定位。