双坐标参数空间目标定位方法技术

本发明专利技术公开的一种双坐标多参数的迭代定位方法，属于目标定位技术领域。本发明专利技术通过以下技术方案实现：首先，以雷达为站点，获取目标的站点球坐标和WGS

【技术实现步骤摘要】
双坐标参数空间目标定位方法


[0001]本专利技术涉及一种航天器目标监视系统坐标定位方法，尤其涉及一种与地面监控网通信的双坐标多参数的迭代定位方法。

技术介绍
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[0002]目前日益增多的太空垃圾给在轨运行的航天器带来了严重的安全隐患。为了让航天器安全运行，那就需要完善空间目标监视系统，对运行在航天器附近的目标进行跟踪监视，对可能给航天器运行造成威胁的目标进行处理或者航天器提前做好躲避部署。空间目标是在宇宙空间运行的航天器和空间碎片，空间目标监视系统对空间目标进行探测跟踪、定轨预报、识别编目、侦收分析的情报获取系统。它具有监测非合作目标的能力。其主要功用是：获取空间目标的信息，进行识别、分类、编目，建立目标数据库；空间目标监视系统的任务是对重要空间目标进行精确探测和跟踪，确定可能对航天系统构成威胁的航天器的任务，尺寸、形状和轨道参数等重要目标特性；对目标特性数据进行归类和分发。空间目标监视系统的任务是对重要空间目标进行精确探测和跟踪，确定可能对航天系统构成威胁的航天器的任务，尺寸、形状和轨道参数等重要目标特性；对目标特性数据进行归类和分发。空间目标主要指卫星，包括工作的卫星和不工作的卫星，同时也包括各种空间碎片，如进入空间轨道的助推火箭、保护罩和其他物体，还包括进入地球外层空间的各种宇宙飞行物，如彗星和小行星。目前国际上使用的空间目标监视系统有地面监视系统和天基监视系统，其中地面上典型的有贝克-努恩系统、地基光电深空探测系统(GEODSS)、Maui空间监视站(MSSS)。天基监视系统主要有天基可视计划(SBV)、天基空间监视系统(SBSS)、空间跟踪监视系统(STSS)等。但是这些系统由于距离目标比较远，导致定位精度达到几十米甚至上百米。为了消除太空垃圾带来的安全隐患，在轨航天器需要发展自己的目标监视系统，使其具有跟踪定位目标的能力。现在研究比较多的空间目标定位技术是单星定位和多星交叉定位。但是单星定位收敛时间长、定位精度低，收敛时间需要达到几百秒甚至几千秒才能达到百米的定位精度，多星定位系统中卫星之间的调度比较复杂。空间目标监视系统由数据处理指挥中心(简称系统中心)与若干监测台站(含星载、机载和船载监测系统)组成，它包括探测系统、信息处理系统、通信系统、时间统一系统等4个基本部分。系统中心主要对各监测台站的测量信息进行汇集、处理、分析、存储、发送，提供有关部门使用，并对各台站实施指挥管理，它是全系统的中枢。监测台站主要通过探测系统直接获取空间目标的信息，并进行初步处理。预测空间物体的轨道，对可能发生的碰撞和对己方空间系统的攻击进行告警等。GPS的控制部分由分布在全球的若干跟踪站组成的监控系统所构成，根据其作用的不同，这些跟踪站又被分为主控站、监控站和注入站。主控站的作用是根据各监控站对GPS的观测数据，计算出卫星的星历和卫星钟的改正参数等，并将这些数据通过注入站注入到卫星中去。同时它还对卫星进行控制，向卫星发布指令，当工作卫星出现故障时，调度备用卫星，替代失效的工作卫星工作，另外主控站也具有监控站的功能。监控站的作用是接收卫星信号，监测卫星的工作状态，注入站的作用是将主控站计算出的卫星星历和卫星钟的改正参数等注
入到卫星中去。在L1和L2上又分别调制多种信号这些信号主要有C/A码,C/A码又称为粗捕获码它被调制在L1载波上是1MHz的伪随机噪声码PRN码，由于每颗卫星的C/A码都不一样因此经常用它们的PRN信号来区分。C/A码是普通用户用以测定观测站到卫星间距离的一种主要信号。P码又称为精码，它被调制在L1和L2载波上是10MHz的伪随机噪声码。在GPS定位中经常采用下列观测值中的一种或几种进行数据处理以确定出待定点的坐标或待定点之间的基线向量。在进行GPS定位时除了大量地使用上面的观测值进行数据处理以外，还经常使用由上面的观测值通过某些组合而形成的一些特殊观测值。在利用GPS对机动目标进行定位时会受到各种各样因素的影响。影响定位精度的因素可分为以下四大类，与GPS卫星有关的因素包括人为降低，普通用户利用GPS进行导航定位精度。在进行GPS定位时计算在某时刻GPS卫星位置所需的卫星轨道参数是通过各种类型的星历提供的，但不论采用哪种类型的星历所计算出的卫星位置都会与其真实位置有所差异，这就是所谓的卫星星历误差。卫星钟差是GPS卫星上所安装的原子钟的钟面时间与GPS标准时间之间的误差。卫星信号发射天线相位中心偏差是GPS卫星上信号发射天线的标称相位中心与其真实相位中心之间的差异；与传播途径有关的因素，由于地球周围的电离层对电磁波的折射效应使得GPS信号的传播速度发生变化这种变化称为电离层延迟。电磁波所受电离层折射的影响与电磁波的频率以及电磁波传播途径上电子总含量有关。由于地球周围的对流层对电磁波的折射效应使得GPS信号的传播速度发生变化这种变化称为对流层延迟。电磁波所受对流层折射的影响与电磁波传播途径上的温度、湿度和气压有关。由于接收机周围环境的影响使得接收机所接收到的卫星信号中还包含有各种反射和折射信号的影响，这就是所谓的多路径效应。与接收机有关的因素，接收机钟差是GPS接收机所使用的钟的钟面时间与GPS标准时之间的差异，接收机天线相位中心偏差是GPS接收机天线的标称相位中心与其真实的相位中心之间的差异。接收机软件和硬件造成的误差,在进行GPS定位时定位结果还会受到诸如处理与控制软件和硬件等的影响。其他因素，GPS控制部分人为或计算机造成的影响,由于GPS控制部分的问题或用户在进行数据处理时引入的误差，数据处理软件的算法不完善对定位结果的影响等。由于GPS存在100米的误差，在相当多的应用中此误差难以接受。
[0003]目标探测的位置主要为目标在站点球坐标系的距离、方位角、俯仰角。站点球坐标系的距离为目标与站点之间的直线距离，站点球坐标系的方位角为目标到站点的射线与站点的正北方向之间的夹角，即站点的正北方向绕站点顺时针旋转的角度，站点球坐标系的俯仰角为目标相对于站点所在直线与站点水平面之间的夹角，向上为正。在目标监视跟踪领域，通常需要将站点球坐标转换为WGS-84坐标(经度、纬度、高度)。WGS-84坐标(WorldGeodeticSystem一1984CoordinateSystem)是一种国际上采用的地心坐标系。坐标原点为地球质心，其地心空间直角坐标系的Z轴指向BIH(国际时间服务机构)1984.O定义的协议地球极(CTP)方向，X轴指向BIH1984.0的零子午面和CTP赤道的交点，Y轴与Z轴、X轴垂直构成右手坐标系，称为1984年世界大地坐标系统。GPS卫星定位测量是用三维地心坐标系——WGS-84坐标系为依据来测定和表示总的空间位置，它既可以用地心空间坐标系(X,Y,Z)表示，也可以用椭球大地坐标系(M,L,H)表示。目前，已有站点球坐标与WGS-84坐标之间的相互转换公式，即利用站点自己的位置，一般为WGS-84坐标，可以将目标在站点球坐标系的位置转为目标在WGS-84坐标系的位置，也可将目标在WGS-84坐标系的位置转为站点球坐标系的位置。这种转换方法的输入参数要么都是站点球坐标或都是WGS-84坐标。但实际
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双坐标参数空间目标定位方法，其特征在于包括如下所述的步骤：首先，以雷达侦察站为站点，获取目标的站点球坐标和WGS-84坐标组成的双坐标参数：目标在WGS-84坐标系的经度L、高度H、目标在到站点的距离r，站点位置固定为站点在WGS-84坐标系的经度l、纬度m、高度h；根据上述目标参数和站点位置采用初始值计算模块分别计算出目标的纬度初值M01、M02；然后，根据目标双坐标参数与纬度初值M01、M02和站点位置采用精确值计算模块进行循环迭代计算，分别计算出目标的纬度精确值M11、M12，利用目标的纬度精确值M11、M12获取精确的定位结果。2.如权利要求1所述的双坐标参数空间目标定位方法，其特征在于：初始值计算模块根据目标双坐标参数和站点位置计算目标纬度初值M01、M02的计算公式为：据目标双坐标参数和站点位置计算目标纬度初值M01、M02的计算公式为：其中,acos是反余弦函数，cos是余弦函数。3.如权利要求1所述的双坐标参数空间目标定位方法，其特征在于：精确值计算模块通过循环迭代计算目标纬度精确值M11、M12的计算步骤为：1)初始化：精确值计算模块输入目标纬度初值M
i
＝M01、M
i
＝M02及初始化迭代参数：i＝0；2)坐标正向转换：精确值计算模块根据目标的WGS-84坐标(L、M
i
、H)和站点位置(l、m、h)，计算目标的站点球坐标方向参数，完成坐标正向转换，并计算出目标的站点球坐标方向参数的方位角的正弦值sina
i
、方位角的余弦值cosa
i
、俯仰角的正弦值sinb
i
、俯仰角的余弦值cosb
i
；3)坐标反向转换：精确值计算模块根据目标到站点的距离r和计算的上述方位角的正弦值sina
i
、方位角的余弦值cosa
i
、俯仰角的正弦值sinb
i
、俯仰角的余弦值cosb
i
)和站点位置(l、m、h)，计算目标的WGS-84坐标(L
i
、M
i
、H
i
),完成坐标反向转换；4)循环迭代是否终止判断：精确值计算模块令迭代次数加1，即i＝i+1，如果|L-L
i
|＜0.00001且|H-H
i
|＜0.1或循环迭代次数i>20，则循环迭代终止，输出计算结果M
i
作为纬度精确值M11；否则，转入步骤2)开始继续迭代计算。4.如权利要求3所述的双坐标参数空间目标定位方法，其特征在于：在坐标正向转换计算中，精确值计算模块首先根据目标的WGS-84坐标(L、M
i
、H)计算目标的地心直角坐标(X
i
、Y
i
、Z
i
)；然后，根据目标的地心直角坐标(X
i
、Y
i
、Z
i
)和站点位置(l、m、h)，计算目标的站点直角坐标(x
i
、y
i
、z
i
)；最后，根据目标的站点直角坐标(x
i
、y
i
、z
i
)，计算目标的站点球坐标方向参数。5.如权利要求3所述的双坐标参数空间目标定位方法，其特征在于：在坐标反向转换计算中，精确值计算模块首先根据目标的站点球坐标参数，计算目标的站点直角坐标(x
i
、y
i
、z
i
)；然后，根据目标的站点直角坐标(x
i
、y
i
、z
i
)和站点位置(l、m、h)，计算目标的地心直角坐标(X
i
、Y
i
、Z
i
)；最后，根据目标的地心直角坐标(X
i
、Y
i
、...

【专利技术属性】
技术研发人员：王前东，陈贻海，路高勇，谢卫，周德民，
申请(专利权)人：西南电子技术研究所中国电子科技集团公司第十研究所，
类型：发明
国别省市：