专利名称：一种高精度低轨双星无缝无源定位方法及系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及基于空天平台的无源定位领域，具体涉及一种高精度低轨双星无缝无源定位方法及系统。
背景技术：
低轨双星无源定位方法经过多年的探索，时差频差定位体制理论得到长足发展。 美国已经采用这种体制建立了三星无源定位系统和双星无源定位系统。国内人士结合当前的时差频差测量水平分析了这种无源定位的定位性能，相比其他定位体制，具有更高的定位精度，是一种比较具有应用前途的方式。但众多研究结果表明在当前的技术水平下，定位精度普遍处于3公里以上，在覆盖区内，大部分区域的定位精度远超过3公里，并且存在覆盖区内不可定位区域(盲区或盲区带)。在充分分析低轨双星误差特点的基础上，引入卫星导航系统的差分概念，通过位置差分方法提高大部分区域的定位精度，通过多历元时差差分方法解决星下点盲区带的定位问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种高精度低轨双星无缝无源定位方法及系统，其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。本发明的基本思想是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。为解决上述问题，本发明是通过以下方案实现的本发明一种高精度低轨双星无缝无源定位方法，包括如下步骤(I)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(几何精度因子)的判定门限，2颗低轨卫星分别计算未知辐射源的GD0P，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I个⑶OP与未知辐射源的⑶OP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
权利要求
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GD0P，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I个⑶OP与未知辐射源的⑶OP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
2.根据权利要求I所述的一种高精度低轨双星无缝无源定位方法，其特征是步骤(3) 中所述已知辐射源的GDOP与未知辐射源的GDOP相近具体是指，已知辐射源与未知辐射源的⑶OP差值介于O I之间。
3.根据权利要求I所述的一种高精度低轨双星无缝无源定位方法，其特征是步骤(3) 中所述已知辐射源经度和纬度与未知辐射源的经度和纬度相近具体是指，已知辐射源与未知辐射源的经度差值介于O 10度之间，已知辐射源与未知辐射源的纬度差值介于O 10 度之间。
4.一种高精度低轨双星无缝无源定位系统，其特征是主要由2颗低轨卫星、至少I个地面接收站、至少I个已知辐射源和I个未知辐射源组成；2颗低轨卫星的星上处理系统上各配备一台具有自主定轨功能的双频导航接收机，其中第一低轨卫星的星上处理系统上带有时差和频差测量单元、卫星位置和速度解算单元、 未知和已知辐射源GDOP解算单元、盲区和非盲区判断单元、非盲区位置差分法解算单元、 以及盲区多历元时差法定位单元；时差和频差测量单元及卫星位置和速度解算单的输出端分别连接未知和已知辐射源⑶OP解算单元的输入端；未知和已知辐射源⑶OP解算单元的输出端与盲区和非盲区判断单元的输入端连接；盲区和非盲区判断单元的输出端分别连接非盲区位置差分法解算单元的输入端及盲区多历元时差法定位单元的输入端；第二低轨卫星的星上处理系统上带有透明转发器；未知辐射源同时与2颗低轨卫星相通信，已知辐射源也同时与2颗低轨卫星相通信；第二低轨卫星则经由第一低轨卫星与地面接收站相通信。
全文摘要
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。
文档编号G01S19/01GK102608621SQ20121008002
公开日2012年7月25日 申请日期2012年3月23日 优先权日2012年3月23日
发明者吴海涛, 李孝辉, 蔡成林, 薛艳荣, 赵利, 邓洪高, 韦照川 申请人:中国科学院国家授时中心, 桂林电子科技大学