一种数据链与卫星导航协同定位方法及定位系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及航天定位目标无线通信领域，具体设及一种数据链与卫星导航协同定 位方法及定位系统。
【背景技术】
[0002] 随着我国北斗卫星导航系统的发展，W北斗为代表的全球卫星导航系统(GNSS， Global化vigation Satellite System)已经被应用到军用产品武器型号当中，而数据链 路作为与地面站等平台交互信息的唯一渠道也成为航天定位目标的必备载荷。卫星导航定 位的本质是接收GNSS卫星信号完成定位解算，数据链的本质同样接收和发送无线电信号完 成信息传输，为此将数据链技术与导航定位结合起来进行协同定位将成为一种有效提高载 体定位精度的方法。目前，数据链与卫星导航协同定位的方法主要有W下一些：
[0003] (1)基于信号强度定位
[0004] 基于信号强度定位技术是通过测量接收信号的场强值，利用已知信道衰落模型W 及发射信号的场强值估算出移动终端到多个发射基站之间的距离，通过求解收发信机之间 的距离方程组，确定目标移动台位置。
[000引（2)基于信号到达时间定位
[0006] 基于信号到达时间定位方法是从多个基站测量同一个移动终端的发射信号到达 的时间，根据到达时间计算移动终端到基站的距离，再根据多个距离估计值估计移动终端 的位置，其中卫星导航接收机的定位原理就是基于信号达到时间实现。
[0007] (3)基于信号到达时间差定位
[0008] 通过检测信号到达两个基站的传播时间差，而不是像信号到达时间定位一样测量 到达的绝对时间来确定移动终端的位置，降低了时间同步要求。移动终端定位于W两个基 站为焦点的双曲线上，当已知基站BS1和基站BS2与移动台之间的距离差R21 = R2-R1时，移 动台必定位于W两基站为焦点，与两个焦点的距离差恒为R21的双曲线上。当同时又知道基 站BS1和基站BS3与移动台之间的距离差凡R31=R3-R1时，可W得到另一组W两基站BS1和 BS3为焦点，与该两个焦点的距离差恒为R31的双曲线上。于是，两组双曲线的交点代表对移 动台位置的估计。
[0009] (4)基于信道到达角度定位
[0010] 基于信号到达角度的定位方法中基站接收机通过天线阵列测出移动台发射电波 信号的入射角度，从而形成一根从接收机到移动台的径向连线，由2个基站得到的2个方位 线的交点就是移动台的位置。
[0011] (5)利用数据链和惯导协同定位
[0012] 在编队作战系统中构建了 W机载数据链和惯导系统为的协同定位方法，基于机间 相互测距信息的机群组网协同定位方，利用几何图形平移旋转来估计机群各飞机的惯导系 统定位误差。
[001引（6)AGPS 技术
[0014] AGPS定位终端首先将本身的基站地址传输到AGPS定位服务器;AGPS服务器根据该 终端的概略位置发送该位置相关的GI^辅助信息(包含GI^的星历和方位俯仰角等）；终端的 AGPS模块根据辅助信息提升GI^信号的第一锁定时间TTFF能力)接收GI^原始信号;终端 在接收到GI^原始信号后解调信号，计算自身到卫星的伪距(伪距为受各种GPS误差影响的 距离），并将有关信息通过网络传输到AGPS定位服务器;服务器根据传来的GPS伪距信息和 来自其他定位设备(如差分GI^基准站等)的辅助信息完成对GPS信息的处理，并估算该终端 的位置;最后AGPS定位服务器将该手机的位置通过网络传输到定位终端或应用平台。
[0015] 然而，在相对复杂的环境当中，如导航卫星受到外界干扰造成可见卫星数量小于4 时，将导致GNSS接收机无法定位解算。
【发明内容】
[0016] 本发明提供一种数据链与卫星导航协同定位方法及定位系统，可在复杂环境中实 现定位，提高协同定位系统的可用性和准确性。
[0017] 为实现上述目的，本发明公开了一种数据链与卫星导航协同定位方法，其特点是， 该方法包含：
[0018] 获得定位目标与可见卫星之间的伪距方程，如式（14):
[0019]
(14)
[0020] 其中，（x，y，z)是所求的定位目标的坐标；終为定位目标与第i颗GNSS卫星之间的 伪距，是第i颗卫星的坐标;ni为观测误差；At是本地GNSS接收机与卫星系统的 钟差；
[0021 ]定位目标接收具有数据链功能的载机发送的星历信息，计算可见卫星两两之间的 伪距差值；
[0022]根据伪距差值，建立其他可见卫星与定位目标的伪距观测方程，如式（17):
[002引
（17)
[0024] 辑为定位目标与其他卫星的观测伪距；
[002引通过测距，获得定位目标与载机的测距方程，如式（18):
[0026]
( 18)
[0027] 其中片为定位目标与第j个载机之间的距离，（4，/;，与）是第j个载机的坐标；
[0028] 联立式(14)、（15)、（16)，对定位目标进行定位解算，获取定位目标的定位信息。
[0029] 上述可见卫星之间伪距差值的计算如式（15):
[0030]
(15)
[0031] 其中i、j是可见卫星，且i辛j ; A '表示载机对第i颗可见卫星的观测伪距；與!表示 々 载机对第j颗卫星的观测伪距。
[0032] 上述根据伪距差值推出其他可见卫星对载机的伪距，如式（16):
[003引
（1抗。
[0034] 上述定位目标进行定位解算方法包含：
[0035] 定位目标与可见卫星之间的伪距方程、其他可见卫星与定位目标的伪距观测方 程、定位目标与载机的测距方程进行线性化；
[0036] 利用定位目标与可见卫星之间的伪距方程、其他可见卫星与定位目标的伪距观测 方程、定位目标与载机的测距方程和测量数据进行最小二乘解算，获得定位目标真实位置 与位置估值的差值；
[0037] 根据定位目标真实位置与位置估值的差值和定位目标的位置估值，获得定位目标 的真实位置。
[0038] 上述定位目标与可见卫星之间的伪距方程、其他可见卫星与定位目标的伪距观测 方程、定位目标与载机的测距方程进行线性化包含：
[0039]设b = c · Δ ti，定位目标的真实位置为X=[x，y，z，b]τ，其位置估值为Xo=[χo,yo, zo，bo]T，抽= X-?=[δχ，δy，δz，δ忡为定位目标真实位置与位置估值的差值，根据定位目标 的估计坐标姑，通过泰勒级数将其展开，将观测方程线性化得到式(4):
为飞行器至卫星i的估计距离； ./
为飞行器至载机j的估计距离，得到式(5):
[0042] A.抽=Υ (5)
[0043] 其中抽为待定参数矢量，A为系数矩阵，如式(6):
[0044]
(6.)。
[004引上述利用定位目标与可见卫星之间的伪距方程、其他可见卫星与定位目标的伪距 观测方程、定位目标与载机的测距方程和测量数据进行最小二乘解算，可得定位目标真实 位置与位置估值的差值，如式(7):
[0046] 抽=(aTA)-i ΑΤγ (7)
[0047] 进而得到定位目标位置，如式(8):
[004引 X =抽巧 0 (8)。
[0049] -种数据链与卫星导航协同定位系统，其特点是，该定位系统包含：
[0050] 可见卫星，其对定位目标进行定位；
[0051] 载机，其具有数据链功能，转发可见卫星的星历信息，对定位目标进行测距，协同 可见卫星对定位目标进行定位。
[0052] 上述定位系统适用于上述的数据链与卫星导航协同定位方法。
[0053] 本发明一种数据链与卫星导航协同定位方法及定位系统和现有技术的卫星导航 系统相比，其优点在于，本发明采用数据链协同卫星导航进行定位，解决相对复杂的环境当 中，如导航卫星受到外界干扰造成可见卫星数量小于4时，将