基于信号功率辅助的罗兰接收机位置检验方法技术

本发明专利技术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

【技术实现步骤摘要】
基于信号功率辅助的罗兰接收机位置检验方法


[0001]本专利技术属于数字信号处理
，具体涉及基于信号功率辅助的罗兰接收机位置检验方法。

技术介绍

[0002]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。
[0003]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

[0004]本专利技术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。
[0005]本专利技术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：
[0006]步骤1：罗兰接收机得到完整台链主副台的场强，分别为E
M
、E
X
和E
Y
；
[0007]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；
[0008]步骤3：计算场强E
M
、E
X
和E
Y
所对应的大地距离ρ
M
、ρ
X
和ρ
Y
，然后利用圆圆定位解算出位置P；
[0009]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。
[0010]本专利技术的特点还在于，
[0011]步骤2中，具体为：
[0012]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ΔT
i
；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；
[0013]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；
[0014]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：
[0015][0016]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；
[0017][0018][0019]步骤2.3，将公式(3)整理合并为一个等式，则得到式(4)：
[0020][0021]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：
[0022]Asinθ+Bcosθ+D＝0
ꢀꢀꢀ
(5)；
[0023]式中，A、B、D均为辅助变量，A、B、D的计算公式如式(6)所示：
[0024][0025]对式(5)进行进一步的变形，得到式(7)；
[0026]Asinθ+Bcosθ＝
‑
D
[0027][0028][0029]为了简化运算引入辅助变量ψ，如式(8)所示：
[0030][0031]则式(5)可以改写成为式(9)：
[0032][0033]由反三角函数的周期性可知θ+ψ的值有两个，如式(10)所示：
[0034][0035]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：
[0036][0037]因此，极坐标(ρ2,θ)表达式如式(12)所示：
[0038][0039]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：
[0040][0041]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)。
[0042]步骤3中，大地距离ρ
M
、ρ
X
和ρ
Y
的计算公式如式(15)
‑
(17)所示；
[0043][0044][0045][0046]其中，P为发射天线的辐射功率，|W|为衰减因子的模。
[0047]步骤3中，位置P的计算过程如下：
[0048]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：
[0049][0050]求解方程组(18)可以得到P点的极坐标(ρ
M
,θ
M
)，然后转换成大地坐标(B,L)。
[0051]步骤4中误差因子计算公式如式(19)所示：
[0052][0053]本专利技术的有益效果是：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。
附图说明
[0054]图1为双曲线定位示意图；
[0055]图2为圆圆定位示意图。
具体实施方式
[0056]下面结合具体实施方式和附图对本专利技术进行详细说明。
[0057]实施例1
[0058]本专利技术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：
[0059]步骤1：罗兰接收机得到完整台链主副台的场强，分别为E
M
、E
X
和E
Y
；
[0060]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；
[0061]步骤3：计算场强E
M
、E
X
和E
Y
所对应的大地距离ρ
M
、ρ
X
和ρ
Y
，然后利用圆圆定位解算出位置P；
[0062]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。
[0063]实施例2
[0064]本专利技术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：
[0065]步骤1：罗兰接收机得到完整台链主副台的场强，分别为E
M
、E
X
和E
Y
；
[0066]罗兰接收机可以直接得到当前位置所能够捕获到的所有台的场强E。设当前罗兰接收机所处的位置可以捕获到一条台链共三个台站的信号，获得其场强分别为E
M
、E
X
和E
Y
。
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
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：步骤1：罗兰接收机得到完整台链主副台的场强，分别为E
M
、E
X
和E
Y
；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；步骤3：计算场强E
M
、E
X
和E
Y
所对应的大地距离ρ
M
、ρ
X
和ρ
Y
，然后利用圆圆定位解算出位置P；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。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：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ΔT
i
；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；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；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：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；
步...

【专利技术属性】
技术研发人员：席晓莉，庹超凡，刘江凡，原艳宁，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：