一種基于bd2和陸基導(dǎo)航系統(tǒng)的聯(lián)合定位方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于導(dǎo)航定位技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種基于BD2和陸基導(dǎo)航系統(tǒng)的 聯(lián)合定位方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 以往的飛行器在制導(dǎo)定位時(shí)，一般采用GPS信息進(jìn)行定位。但是GPS系統(tǒng)是美國 政府的國家資產(chǎn)，由國防部負(fù)責(zé)管理，美國保留了限制GPS信號的強(qiáng)度和精度，或者徹底關(guān) 閉GPS服務(wù)的權(quán)利，以便美軍及盟國可以在沖突時(shí)獨(dú)享GPS服務(wù)。
[0003] 因此各國在發(fā)展自己的飛行器時(shí)，越來越多地考慮不依賴GPS信息的定位方式。 隨著BD2衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的覆蓋能力和定位精度進(jìn)一步增強(qiáng)，BD2衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)開始參與到 飛行器定位中。但是，到目前為止，BD2衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)對外公布的定位精度為10米，單純用 BD2代替GPS定位，還不能滿足飛行器的定位精度要求。陸基導(dǎo)航系統(tǒng)是在地球表面上經(jīng)過 精確測量的點(diǎn)上布設(shè)基站，當(dāng)飛行器飛過其上空時(shí)，利用測量飛行器與基站間的精確距離， 從而推算出飛行器的精確位置。該系統(tǒng)具有搭建簡單、成本低、定位精度高的特點(diǎn)；然而其 不足之處是地表地形復(fù)雜，某些瞬間可能無法實(shí)現(xiàn)測距通路。因此，需要設(shè)計(jì)一種聯(lián)合定位 方法，在保證定位可靠性的同時(shí)，提高系統(tǒng)定位精度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種基于BD2和陸基導(dǎo)航系 統(tǒng)的聯(lián)合定位方法及系統(tǒng)，能大幅度提高系統(tǒng)的定位精度，實(shí)現(xiàn)飛行器對高精度的需求；且 不依賴GPS資源，戰(zhàn)時(shí)完全可用，可靠性強(qiáng)。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明，提供了一種基于BD2和陸基導(dǎo)航系統(tǒng)的聯(lián)合定位 方法，所述方法包括以下步驟：
[0006] S1、采集第n顆BD2衛(wèi)星的偽距值D(ln)，對所述偽距值D(ln)進(jìn)行修正，得到偽距誤 差修正值P(ln)，P (ln)= D (ln)+ S tu-I(ln)-T(ln)，所述S tu為當(dāng)前時(shí)刻BD2衛(wèi)星接收機(jī)的鐘 差，I(ln)為第n顆BD2衛(wèi)星的信號電離層時(shí)延，T (ln)為第n顆衛(wèi)星的信號對流層時(shí)延；n = 1，2，..，』為802衛(wèi)星的總數(shù)；
[0007] S2、計(jì)算所述第n顆BD2衛(wèi)星經(jīng)地球自轉(zhuǎn)校正后的衛(wèi)星空間位置 (x(ln),y(ln),z(ln))；
[0008] S3、采集陸基導(dǎo)航系統(tǒng)地面站到測距機(jī)的距離D(2m)，對所述距離D(2m)進(jìn)行修正，得 到距離誤差修正值P (2m)= D (2m)-I(2m)_T(2m)，所述I(2m)為第m個(gè)地面站的信號電離層時(shí)延， T (2m)為第m個(gè)地面站的信號對流層時(shí)延；m = 1，2,. . .，M，M為地面站的總數(shù)；M+N彡4 ;
[0009] S4、初始化飛行器的位置（X，y，z)和BD2衛(wèi)星接收機(jī)鐘差S tu;
[0010] S5、求解線性方程組
其中，
[0011] 雅克比矩陣
[0012] (x(2m)，y(2m)，z(2m))為第m個(gè)可見的陸基導(dǎo)航地面站的空間位置，
[0013] 距離誤差矩陣

[0015] S6、更新所述線性方程組的根即x = x+dx，y = y+dy，z = z+dz，8 tu= 8 tu+d 8 tu；
[0016] S7、判斷迭代是否結(jié)束：
[0017] 計(jì)算迭代門限值
，如果所述A <預(yù)設(shè)門限值，則步 驟S6計(jì)算結(jié)果即為當(dāng)前飛行器的位置，迭代結(jié)束；否則，重復(fù)執(zhí)行步驟S5-S7直至迭代結(jié) 束。
[0018] 相應(yīng)地，本發(fā)明還提供一種基于BD2和陸基導(dǎo)航系統(tǒng)的聯(lián)合定位系統(tǒng)，所述系統(tǒng) 包括：
[0019] 第一子模塊，用于采集第n顆BD2衛(wèi)星的偽距值D(ln)，對所述偽距值D (ln)進(jìn)行修正， 得到偽距誤差修正值P (ln)，P (ln)= D (ln)+ S tu-I(ln)-T(ln)，所述S tu為當(dāng)前時(shí)刻BD2衛(wèi)星接 收機(jī)的鐘差，I(ln)為第n顆BD2衛(wèi)星的信號電離層時(shí)延，T (ln)為第n顆衛(wèi)星的信號對流層時(shí) 延；n = 1，2, ? ?，N，N為可見BD2衛(wèi)星的總數(shù)；
[0020] 第二子模塊，用于計(jì)算所述第n顆BD2衛(wèi)星經(jīng)地球自轉(zhuǎn)校正后的衛(wèi)星空間位置 (x(ln),y (ln),z(ln))；
[0021] 第三子模塊，用于采集陸基導(dǎo)航系統(tǒng)地面站到測距機(jī)的距離D(2m)，對所述距離D (2m) 進(jìn)行修正，得到距離誤差修正值P (2m) = D (2m)-I(2m)-T(2m)，所述I(2m)為第m個(gè)地面站的信號 電離層時(shí)延，T (2m)為第m個(gè)地面站的信號對流層時(shí)延；m = 1，2,. . .，M，M為地面站的總數(shù)； M+N 彡 4
[0022] 第四子模塊，用于初始化飛行器的位置（x，y，z)和BD2衛(wèi)星接收機(jī)鐘差S tu;
[0023] 第五子模塊，用于建立線性方程組
'其中G為雅克比矩陣，
，其中（x(2m)，y(2m)，z (2m))為第m個(gè)可見的陸基導(dǎo)航地 面站的空間位置；
[0024] b為距離誤差矩陣，
[0025]
[0026] 第六子模塊，用于更新所述線性方程組的根，x = x+dx，y = y+dy，z = z+dz，8 tu =8 tu+d 8 tu；
[0027] 第七子模塊，用于判斷迭代是否結(jié)束：
[0028] 計(jì)算迭代門限值 如果所述A <預(yù)設(shè)門限值，則 ， 第六子模塊的計(jì)算結(jié)果即為當(dāng)前飛行器的位置，迭代結(jié)束；否則利用第六子模塊中更新后 的線性方程組的根更新所述雅克比矩陣G，重復(fù)計(jì)算迭代門限值A(chǔ)直至迭代結(jié)束。
[0029] 總體而言，通過本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，主要具備以下的 技術(shù)優(yōu)點(diǎn)：本發(fā)明方法在采集數(shù)據(jù)源時(shí)，考慮了鐘差、電離層、對流層誤差項(xiàng)，從而從數(shù)據(jù)來 源上提高了定位精度。通過采用BD2和陸基導(dǎo)航系統(tǒng)的信息聯(lián)合定位，能夠彌補(bǔ)單獨(dú)采用 BD2定位精度不足的缺點(diǎn)，同時(shí)克服單獨(dú)使用陸基導(dǎo)航系統(tǒng)導(dǎo)航范圍受限的缺點(diǎn)。本發(fā)明能 大幅度提高系統(tǒng)的定位精度，實(shí)現(xiàn)飛行器對高精度的需求；同時(shí)，該方法不依賴GPS資源， 戰(zhàn)時(shí)完全可用，可靠性強(qiáng)。
【附圖說明】
[0030] 圖1為本發(fā)明基于BD2和陸基導(dǎo)航系統(tǒng)的聯(lián)合定位方法流程圖；
[0031] 圖2為采用基于BD2和陸基導(dǎo)航系統(tǒng)的聯(lián)合定位方法的系統(tǒng)設(shè)備布置圖；
[0032] 圖3為本發(fā)明一個(gè)具體實(shí)施例中基于BD2和陸基導(dǎo)航系統(tǒng)的聯(lián)合定位方法流程 圖。
【具體實(shí)施方式】
[0033] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對 本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并 不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個(gè)實(shí)施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要 彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。
[0034] 如圖1所示，本發(fā)明提供一種基于BD2衛(wèi)星和陸基導(dǎo)航系統(tǒng)的聯(lián)合定位方法，方法 包括步驟：
[0035] S1、獲取第n顆可見BD2衛(wèi)星的偽距P (ln)。P (ln)為誤差修正值，修正公式如下：
[0036] p (ln) = D (ln)+ S tu-I(ln)-T(ln)
[0037] 其中，D(ln)為同一時(shí)刻的對第n顆BD2衛(wèi)星的偽距測量值，所述St u為當(dāng)前時(shí)刻 BD2衛(wèi)星接收機(jī)的鐘差，I(ln)為第n顆衛(wèi)星的信號電離層時(shí)延，T (ln)為第n顆衛(wèi)星的信號對 流層時(shí)延。n = 1，2,. .，N，N為可見BD2衛(wèi)星的總數(shù)。
[0038] S2、對步驟S1中第n顆可見BD2衛(wèi)星，根據(jù)其星歷計(jì)算得到經(jīng)地球自轉(zhuǎn)校正后的 衛(wèi)星空間位置坐標(biāo)（x(ln)，y(ln)，z(ln))。其中，
| t表示衛(wèi)星信號從發(fā)射到BD2衛(wèi) 星接收機(jī)接收所需時(shí)間，（X(ln)'，y(ln)'，Z (ln)'）為衛(wèi)星星歷中給出的衛(wèi)星信號發(fā)射時(shí)刻（t- T ) 時(shí)該衛(wèi)星的位置，t為當(dāng)前時(shí)刻；為地球轉(zhuǎn)速，《 E T表示信號從衛(wèi)星傳輸至BD2衛(wèi)星接 收機(jī)天線的時(shí)間里，地球和地心地固坐標(biāo)系坐標(biāo)繞z軸旋轉(zhuǎn)角度。
[0039] S3、獲取第m個(gè)可見的陸基導(dǎo)航地面站到測距機(jī)的距離誤差修正值P (2m)。修正公 式如下：
[0040] p (2m)= J) (2m)_j (2m)_j(2m)
[0041] 其中，D(2m)為同一時(shí)刻測距機(jī)對各地面站的距離測量值（雙向距離的一半），I (2m) 為第m個(gè)地面站的信號電離層時(shí)延，T(2m)為第m個(gè)地面站的信號對流層時(shí)延。m= 1，2,. .，M， M為地面站的總數(shù)；
[0042] S4、初始化飛行器的位置（x，y，z)和BD2衛(wèi)星接收機(jī)鐘差S tu，可根據(jù)實(shí)際情況設(shè) 置一個(gè)比較接近的數(shù)值，如果無先驗(yàn)值則可全部設(shè)置為0。生成雅可比矩陣G，其計(jì)算方法 如下：
[0044] 其中，（x(2m)，y(2m)，z(2m))是第m個(gè)可見的陸基導(dǎo)航地面站的空間位置，為已知項(xiàng)。
[0047] S5、生成距離誤差矩陣b，
[0049] 求解線性方程組的解。設(shè)最小二乘法求解的四個(gè)未知數(shù)x，y，z和Stu的對應(yīng)的 解（偏差量）分別為dx、dy、dz和d S tu，則：
[0051] S6、更新方程組的根，x = x+dx，y = y+dy，z = z+dz，8 tu= 8 t u+d 8 tu，即將步 驟S5求得的解疊加到上一次用于計(jì)算的位置值x、y、z和時(shí)間值S tu上；
[0052] S7、判斷迭代是否結(jié)束。
[0053] 根據(jù)衛(wèi)星導(dǎo)航測距誤差、測距機(jī)鐘差、測距機(jī)測距誤差和要求達(dá)到的迭代精度等 因素預(yù)先確定一個(gè)門限值，取迭代門限值
。則迭代結(jié)束 判斷條件為：如果△〈=預(yù)設(shè)門限值，則結(jié)束迭代；否則，利用步驟S6中更新后的線性方程 組的根更新所述雅克比矩陣G，返回步驟S4直至迭代結(jié)束。
[0054] 相應(yīng)地，本發(fā)明還提供一種基于BD2和陸基導(dǎo)航系統(tǒng)的聯(lián)合定位系統(tǒng)，其包括對 應(yīng)的第一子模塊、第二子模塊、第三子模塊、第四子模塊、第五子模塊、第六子模塊和第七子 豐旲塊。
[0055] 基于本發(fā)明方法的系統(tǒng)設(shè)備布置圖如圖1所示。其中：（1)BD2接收機(jī)放置在飛行 器上，用于實(shí)時(shí)接收BD2衛(wèi)星信息，包括各顆衛(wèi)星的偽距、位置、速度以及鐘差，并將其發(fā)送 給聯(lián)合定位系統(tǒng)第一子模塊。
[0056] (2)陸基導(dǎo)航系統(tǒng)分為地面站和測距機(jī)兩部分，地面站布設(shè)在地表，測距機(jī)放置在 飛行器上。測距機(jī)接收到各地面站的信息，根據(jù)地面站信息中包含的編號信息，獲取各