一种基于BDS卫星无源定位体制选择方法技术

本发明专利技术公开了一种基于BDS无源定位体制选择方法，该方法通过建立一个以接收机临近区域GDOP最优为代价函数的约束优化模型，计算不同定位体制代价函数值，处理之后进行对比，在不同卫星数目下，选择相应的最佳定位体制；并且定位所需参数均能实时获得，因此本发明专利技术能够动态选择无源定位体制。本发明专利技术通过比较不同定位体制GDOP均值的大小，可以根据卫星信号的强弱自主选择最佳的定位方式。自主选择最佳的定位方式。自主选择最佳的定位方式。

【技术实现步骤摘要】
一种基于BDS卫星无源定位体制选择方法


[0001]本专利技术涉及一种基于BDS无源定位体制选择方法，尤其对卫星数目动态变化的情况对目标进行观测的场景下，根据不同的卫星数目确定相应的最佳体制对目标进行定位。

技术介绍

[0002]基于BDS无源定位指接收机本身不主动发射电磁波，而是利用目标散射卫星发出的电磁波来实现目标的定位，通过利用多普勒频移、多站接收信号的时间差和到达角等信息，从中提取出可用于定位的参量实现对目标位置信息的估计。
[0003]无源定位的方式有多发多收型(T
n
‑
R
n
)、多发单收型(T
n
‑
R)、单发多收型(T
‑
R
n
)和单发单收型(T
‑
R)等。在同一探测区域，针对不同情况仅用一种定位方式，并不能保证较高的定位精度。多发多收型定位效果较好，所需目标的信息参量也相对较少，但是要求同时需要三颗BDS卫星作为机会辐射源，而单发单收型定位方式仅需单颗BDS卫星作为机会辐射源即可实现定位，但存在定位盲区，在经过接收站所在点，斜率为
±
1的直线及其附近范围，目标的定位精度极差，甚至无法定位。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种基于BDS卫星无源定位体制选择方法，在不同卫星数目以及接收机分布下，筛选出对目标观测位置观测精度最高的基于BDS卫星的无源定位体制。
[0005]实现本专利技术目的的技术解决方案为：一种基于BDS卫星无源定位体制选择方法，包括：
[0006]通过接收机确定可使用的卫星数目且BDS卫星的具体坐标已知；
[0007]根据可用的卫星数目，确定所有可用的定位体制，计算不同体制下的GDOP值，并且得到GDOP图；
[0008]将得到的GDOP图进行等间隔划分，得到足够数目的采样点，对采样的数据进行处理，求出GDOP均值；
[0009]将得到的各个体制GDOP均值进行对比，筛选出GDOP均值最小的体制，作为最优体制输出。
[0010]一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述的基于BDS卫星无源定位体制选择方法。
[0011]一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述的基于BDS卫星无源定位体制选择方法。
[0012]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：采用本专利技术所用的基于BDS卫星无源定位体制选择方法，通过比较不同定位体制GDOP均值的大小，可以根据卫星信号的强弱自主选择最佳的定位方式。
附图说明
[0013]图1为多发多收无源定位模型示意图。
[0014]图2为无源定位方法选择流程图。
具体实施方式
[0015]不同的基于BDS卫星的无源定位体制对目标的定位精度的影响因素主要有：BDS卫星数目；BDS卫星的分布位置；接收机的数目；接收机的分布位置。
[0016]基于BDS无源定位中，可使用的卫星数目以及卫星坐标是动态变化的，故仅用一种体制进行无源定位，并不能保证在每次定位中获得最高的定位精度。综合上述考虑，本专利技术建立一个以接收机临近区域GDOP最优为代价函数的约束优化模型，计算不同定位体制代价函数值，处理之后进行对比，在不同卫星数目下，选择相应的最佳定位体制，如：单发单收、单发多收、多发单收、多发多收等。
[0017]由于BDS卫星数目以及位置坐标均可以实时获得，接收机的数目与位置坐标均已知，算法所需参数均可以实时获得，因此本专利技术能够动态选择最佳的无源定位体制。
[0018]结合附图2，基于BDS卫星无源定位体制选择方法，包括以下步骤：
[0019]S1，判断定位可用的BDS卫星数目以及卫星坐标；
[0020]S2，计算一定卫星数目下各种体制的GDOP值；
[0021]S3，对各体制的GDOP图进行采样，对采样点取均值，并进行比较，均值越小代表精度越高；
[0022]S4，输出最优结果，即GDOP均值最小的定位体制。
[0023]本专利技术中的GDOP表示几何精度因子(Geometrgic Dilution Precision)。
[0024]本专利技术还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述的基于BDS卫星无源定位体制选择方法。
[0025]进一步的，还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述的基于BDS卫星无源定位体制选择方法。
[0026]下面结合实施例对本专利技术的技术方案进行详细说明。
[0027]实施例
[0028]本实施例中，针对的场景是存在多个接收机基于目标(x,y,z)反射多个BDS卫星辐射对目标进行定位，其定位基本方式及原理如附图1所示。图中，表示目标到BDS卫星m的距离；表示目标到接收站n的距离；R
m,n
表示BDS卫星m到接收站n的距离，图中m＝1，2，3；n＝1，2，3。
[0029]以上问题可以描述为一个带约束的数学模型，变量为目标位置X(x,y,z)、BDS卫星坐标以及接收机坐标m＝1,
…
,M；n＝1,
…
,N,其中M为卫星个数，N为接收机个数。探测区域Ω0：
‑
50km＜x＜50km，
‑
50km＜y＜50km，z＝10km；将探测区域的x轴等间隔划分成P份，y轴等间隔划分成Q份，在探测平面内可以得到PQ个点，求区域内各个探测体制的GDOP均值，并作比较得出最小值，数学模型为：
[0030][0031]实施过程如附图2所示，具体包括：
[0032]S1判断定位可用的BDS卫星数目以及卫星坐标：假设共有M个可用的卫星，卫星坐标分别为m＝1,2,...,M，地面上共有三个接收机，坐标分别为n＝1,2,3。
[0033]S2计算一定卫星数目下各种体制的GDOP值：对双基地距离等式两边进行微分：
[0034][0035][0036]其中为卫星到目标距离，为接收机到目标距离，目标位置误差为(dx,dy,dz)与双基地的距离和的观测误差dr
m,n
、卫星站址误差m＝1,2,...,M及接收机站址误差n＝1,2,3有关，得到目标位置的误差方程，写成适量矩阵形式：
[0037]dV＝CdX+dX
s
[0038]式中，dV＝[dr
1,1
，dr
1,2
，...，dr
M,3
]T
表示微分后的双基地距离组成的列向量，dX＝[dx，dy，dz]T
，
[0039]C＝[c1,
…
,c
M
]T
；
[0040]经伪逆法可得目标位置误差本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于BDS卫星无源定位体制选择方法，其特征在于，包括：通过接收机确定可使用的卫星数目且BDS卫星的具体坐标已知；根据可用的卫星数目，确定所有可用的定位体制，计算不同体制下的GDOP值，并且得到GDOP图；将得到的GDOP图进行等间隔划分，得到足够数目的采样点，对采样的数据进行处理，求出GDOP均值；将得到的各个体制GDOP均值进行对比，筛选出GDOP均值最小的体制，作为最优体制输出。2.根据权利要求1所述的基于BDS卫星无源定位体制选择方法，其特征在于，通过接收机确定可使用的卫星数目，假设共有m个可用的卫星，卫星坐标分别为地面上共有三个接收机，坐标分别为3.根据权利要求2所述的基于BDS卫星无源定位体制选择方法，其特征在于，计算不同体制下的GDOP值，具体为：对双基地距离等式两边进行微分：两边进行微分：其中，为卫星到目标距离，为接收机到目标距离，目标位置误差为(dx,dy,dz)与双基地的距离和的观测误差dr
m,n
、卫星站址误差及接收机站址误差有关；得到目标位置的误差方程，写成适量矩阵形式：dV＝CdX+dX
s
式中，dV＝[dr
1,1
，dr
1,2
，...，dr
M,3
]
T
表示微分后的双基地距离组成的列向量，dX＝[dx，dy，dz]
T
，，C＝[c1,...,c
M
]
T
；经伪逆法可得目标位置误差矢量为dX＝(C
T
C)
‑1C
T
[dV
‑
dX
s
]令(C
T
C)
‑1C
T
＝B，定位误差协方差为：
P
dX
＝E[dXdX
T
]＝B{E[dVdV
T
]+E[dX
s
dX
sT
]}B
T
式中P
dX
为协方差矩阵，E[]为对式取均值；定位精度为：式中tr[P
dX
]表示矩阵P
dX
对角线元素之和。4.根据权利要求3所述的基于BDS卫星无源定位体制选择方法，其特征在于，m＝1时，地面共有三个接收机R1、R2、R3，接收机共检测到一个卫星T0，共有两种体制可选择，单发单收、单发多收；带入卫星以及接收机坐标，分别得到单发单收：T0
‑
R1、T0
‑
R2、T0
‑
R3；单发多收：T0
‑
R1
‑
R2
‑
R3的GDOP图。5.根据权利要求4所述的基于BDS卫星无源定位体制选择方法，其特征在于，m＝2时，地面共有三个接收机R1、R2、R3，接收机共检测到两个卫星T0、T1，有单发单收，单发多收，多发多收三种体制可选；带入卫星以及接收机坐标，分别得到单发单收：T0
‑
R1、T0
...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱辉杰，王李军，宋朱刚，肖泽龙，胡泰洋，邵晓浪，张晋宇，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：