基于信号功率辅助的罗兰接收机位置检验方法

本发明属于数字信号处理，具体涉及基于信号功率辅助的罗兰接收机位置检验方法。

背景技术：

1、罗兰系统是一种地基长波远程无线导航系统。它采用双曲线定位原理，根据已知的台站坐标和测量的时间差信息，实现二维定位。但是双曲线定位结果具有多值性，为了得到准确的位置坐标，需要将错误的位置坐标剔除掉。

2、传统的罗兰接收机位置检验算法受台链信号覆盖范围限制，定位结果的多值性难以消除，限制了罗兰接收机的使用范围。为了扩大罗兰接收机精确定位的范围，提出了一种基于信号功率辅助的位置检验方法。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供基于信号功率辅助的罗兰接收机位置检验方法，罗兰接收机不需要使用定位台站以外的其他台站信息，便可对位置进行检验。

2、本发明所采用的技术方案是，基于信号功率辅助的罗兰接收机位置检验方法，具体按照以下步骤实施：

3、步骤1：罗兰接收机得到完整台链主副台的场强，分别为em、ex和ey；

4、步骤2：根据罗兰接收机所得完整台链的时差信息δt，使用双曲线定位解算出两个位置p1和p2；

5、步骤3：计算场强em、ex和ey所对应的大地距离ρm、ρx和ρy，然后利用圆圆定位解算出位置p；

6、步骤4：计算两个位置p1、p2对位置p的误差因子δ1和δ2，保留误差因子更小的位置，排除另一个位置。

7、本发明的特点还在于，

8、步骤2中，具体为：

9、三个台分别记为台1、台2，台3；设台1、台2、台3的球面经纬度分别为台1和台2之间的基线长为d1，台3和台2之间的基线长为d3，台2到台1的方位角为β1，台2到台3的方位角为β3；接收机接收到来自主副台发射的同一信号之间的时间差为δti；ξ1为接收机p到台2和到台1的大地距离之差，ξ2为接收机p到台2和到台3的大地距离之差；

10、接收机p点是球面上未知的定位点，其球面经纬度坐标为ρ1，ρ2，ρ3分别表示p点到台1，台2，台3的球面距离，θ表示台2到p点的方位角，均是未知量；

11、步骤2.1，在台1，台2，接收机p点组成的球面三角形和台3，台2，接收机p点组成的球面三角形中，建立球面双曲定位方程式，并进行求解，如式(1)所示：

12、

13、步骤2.2，将公式(1)中的第三个公式和第四个公式分别代入第一个公式和第二个公式中，得到式(2)，整理可得p点到台2的球面距离，如式(3)所示；

14、

15、

16、步骤2.3，将公式(3)整理合并为一个等式，则得到式(4)：

17、

18、步骤2.4，将式(4)化为只含台2到p点的方位角θ的三角方程，如式(5)所示：

19、asinθ+bcosθ+d＝0   (5)；

20、式中，a、b、d均为辅助变量，a、b、d的计算公式如式(6)所示：

21、

22、对式(5)进行进一步的变形，得到式(7)；

23、asinθ+bcosθ＝-d

24、

25、

26、为了简化运算引入辅助变量ψ，如式(8)所示：

27、

28、则式(5)可以改写成为式(9)：

29、

30、由反三角函数的周期性可知θ+ψ的值有两个，如式(10)所示：

31、

32、进一步计算得到台2到p点两个方位角θ1和θ2，如式(11)所示：

33、

34、因此，极坐标(ρ2,θ)表达式如式(12)所示：

35、

36、根据公式(12)可得p点的极坐标(ρ2,θ)与p点的球面坐标的转换关系，如式(13)所示：

37、

38、基于此，可以得到两个位置p1和p2的球面坐标和将其转化为大地经纬度坐标(b1,l1)和(b2,l2)。

39、步骤3中，大地距离ρm、ρx和ρy的计算公式如式(15)-(17)所示；

40、

41、

42、

43、其中，p为发射天线的辐射功率，|w|为衰减因子的模。

44、步骤3中，位置p的计算过程如下：

45、台1，台2，p点组成的球面三角形中，列出以下定位方程组，如式(18)所示：

46、

47、求解方程组(18)可以得到p点的极坐标(ρm,θm)，然后转换成大地坐标(b,l)。

48、步骤4中误差因子计算公式如式(19)所示：

49、

50、本发明的有益效果是：罗兰接收机不需要使用定位台站以外的其他台站信息，即可对位置进行检验，扩大了罗兰接收机的精确定位范围，具有一定的可行性。

技术特征：

1.基于信号功率辅助的罗兰接收机位置检验方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：

2.根据权利要求1所述的基于信号功率辅助的罗兰接收机位置检验方法，其特征在于，所述步骤2中，具体为：

3.根据权利要求2所述的基于信号功率辅助的罗兰接收机位置检验方法，其特征在于，所述步骤3中，大地距离ρm、ρx和ρy的计算公式如式(15)-(17)所示；

4.根据权利要求3所述的基于信号功率辅助的罗兰接收机位置检验方法，其特征在于，所述步骤3中，位置p的计算过程如下：

5.根据权利要求4所述的基于信号功率辅助的罗兰接收机位置检验方法，其特征在于，所述步骤4中误差因子计算公式如式(19)所示：

技术总结
本发明公开了基于信号功率辅助的罗兰接收机位置检验方法，具体为：罗兰接收机得到完整台链主副台的场强，分别为E<subgt;M</subgt;、E<subgt;X</subgt;和E<subgt;Y</subgt;；根据罗兰接收机所得完整台链的时差信息ΔT，使用双曲线定位解算出两个位置P1和P2；计算场强E<subgt;M</subgt;、E<subgt;X</subgt;和E<subgt;Y</subgt;所对应的大地距离ρ<subgt;M</subgt;、ρ<subgt;X</subgt;和ρ<subgt;Y</subgt;，然后利用圆圆定位解算出位置P；计算两个位置P1、P2对位置P的误差因子δ<subgt;1</subgt;和δ<subgt;2</subgt;，保留误差因子更小的位置，排除另一个位置。

技术研发人员：席晓莉,庹超凡,刘江凡,原艳宁
受保护的技术使用者：西安理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15