一种高精度低轨双星无缝无源定位方法及系统

摘要

本发明公开一种高精度低轨双星无缝无源定位方法及系统，针对低轨双星的时差频差定位体制中定位精度和盲区问题，提出充分利用覆盖区内已知辐射源位置精确已知的特点，通过未知辐射源和已知辐射源之间的位置差分，提高未知辐射源的定位精度；同时基于多历元时差法，有效消除定位盲区。本发明不仅能够有效提高低轨双星无源定位精度，而且能够有效解决由时差频差定位体制带来的盲区定位问题、实现覆盖区内的无缝定位。

主权项

1.一种高精度低轨双星无缝无源定位方法，其特征是包括如下步骤：(1)卫星位置和速度解算：利用星载双频导航接收机解算2颗低轨卫星在当前历元的轨道位置和运动速度，同时得到2颗低轨卫星间的几何距离；(2)未知辐射源的区域判别：根据系统定位精度指标预先设定GDOP的判定门限，2颗低轨卫星分别计算未知辐射源的GDOP，并将计算出的2个未知辐射源的GDOP与上述预设的GDOP的判定门限进行比较；若2个未知辐射源的GDOP中只要有一个不高于GDOP的判定门限，则视为该未知辐射源处于可定位区域即非盲区；若2个未知辐射源的GDOP均高于GDOP的判定门限，则视为该未知辐射源处于盲区；(3)已知辐射源的选择：选择至少1个GDOP与未知辐射源的GDOP相近，并且与未知辐射源处于以星下点为原点的地理坐标系中的同一象限且经度和纬度相近的辐射源作为已知辐射源；(4)已知和未知辐射源的解算位置：利用时差频差定位体制的迭代算法分别得到已知和未知辐射源的解算位置，其时差频差定位方程为：上述方程中，Δt是辐射源信号到达2颗低轨卫星的时间差，Δf是辐射源信号到达2颗低轨卫星的频率差，f₀是辐射源辐射信号的频率，c是辐射源辐射信号的传播速度，a是地球半长轴，b是地球半短轴，(x_s1，y_s1，z_s1)和(x_s2，y_s2，z_s2)分别是2颗低轨卫星的位置，(v_x1，v_y1，v_z1)和(v_x2，v_y2，v_z2)分别是2颗低轨卫星的速度，r₁和r₂分别是2颗低轨卫星到达辐射源的距离，(x，y，z)是辐射源的位置；(5)已知辐射源的位置改正数解算：将上述获得的已知辐射源的解算位置减去已知辐射源的精确已知位置，即可获得已知辐射源的位置改正数；(6)非盲区未知辐射源的位置差分法解算：对处于可定位区域内的未知辐射源，将上述获得的未知辐射源的解算位置减去已知辐射源的位置改正数，即可获得未知辐射源的改正位置；(7)盲区未知辐射源的位置多历元时差法解算：利用三个时刻的时间差和频差组成3组时差频差定位方程组，解算得到盲区内未知辐射源的位置。