【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于导航，尤其涉及一种基于自适应移动式空地协同增强定位方法及系统。
技术介绍
1、为了解决复杂电磁环境下导航信号拒止环境下的导航定位问题，目前国内外普遍采用伪卫星导航信号增强系统方式来提高导航定位精度和抗干扰能力，这需要在地面搭建一定数量的伪卫星及间自适应组网，能够在导航系统不可用时或可用性较低时，实现对覆盖区域内的终端进行授时及定位。但这种方案的定位精度受伪卫星布局方案的影响较大，一方面若第一区域地基伪卫星布局方案发生变化，而第二区域空基伪卫星的布局方案仍保持不变，二者没有自适应协同变化，那么整个系统的定位精度会受到很大影响；另一方面，若布局方案中的某一或某几个伪卫星出现故障，该区域定位也会受到极大影响，容错率较低。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术提供了一种基于自适应移动式空地协同增强定位方法及系统，旨在解决伪卫星布局方案的自适应空地协同以及容错率问题。本专利技术从伪卫星空地协同布局的角度入手，（1）利用强化学习提出了一种动态变化的伪卫星空地协同布局方案，根据第一区域地基伪卫星特征信息调整第二区域空基伪卫星的布局方案，提高了定位准确率；（2）针对伪卫星布局情况提出新的奖励函数，并在强化学习过程中增加扰动，动态考虑伪卫星数量和容错率之间的关系，模拟实际场景中伪卫星坏损的情况，提高了伪卫星布局方案的容错率。
2、为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案：
3、一种基于自适应移动式空地协同增强定位方法，包括以下步骤：
4、s1
5、s2：第一区域地基伪卫星对第二区域空基伪卫星发送第一增强信号；
6、s3：所述第二区域空基伪卫星接收所述第一增强信号，进行位置解算，调整第二区域空基伪卫星布局方案，生成并向第二区域地面终端播发第二增强信号；
7、s4：第二区域地面终端接收所述第二增强信号，进行位置解算，定位。
8、作为本专利技术的进一步改进方法：
9、进一步地，步骤s1中，所述强化学习模型，输出伪卫星空地协同布局方案，包括：
10、s11：定义状态空间、动作空间与特征空间；其中，状态空间包括：第一区域地基伪卫星的位置、第二区域空基伪卫星的位置、第二区域地面终端与任意2个第二区域空基伪卫星形成的夹角；动作空间包括两步，第一步选择任意1个第二区域空基伪卫星，第二步将所选的第二区域空基伪卫星进行向上、下、左、右、前、后运动和静止共7种运动状态模拟；特征空间包括：地面环境特征、第二区域地面终端的位置、第一区域地基伪卫星特征、第二区域空基伪卫星特征；
11、s12：构建策略函数：训练一个图卷积网络，作为强化学习的决策函数； 策略函数是强化学习的核心部分，可以据当前状态和可选动作输出智能体（伪卫星）的下一步动作；而利用图神经网络构建策略函数是由于图神经网络可以很好地处理以空基、第一区域地基伪卫星作为节点的图结构数据，并利用图中节点之间的拓扑关系和特征信息，学习节点的高层次表示；除此之外，图神经网络还可以适应动态变化的图结构，以模拟实际场景中某个第二区域空基伪卫星或第一区域地基伪卫星失效的情况，从而提高决策的灵活性和鲁棒性。
12、s13：设置奖励函数，计算方式为：
13、；
14、其中：
15、 s是当前状态，包括第二区域空基伪卫星的位置；
16、 a是当前动作，包括选定1颗第二区域空基伪卫星，并对其进行位置调整；
17、是权重系数，分别用于控制系统容错率、定位精度和信号覆盖范围这3个因素的重要程度；较高的值表示在系统中仍然可用的第二区域空基伪卫星的比例对系统性能的影响较大，控制容错率使系统在伪卫星失效或受干扰时依然能够保持稳定的定位性能；较高的值表示系统在执行动作后，定位误差的标准差对于奖励函数的影响较大，使系统更关注减小位置误差；较高的值表示系统在选择卫星和调整位置时更关注信号的覆盖范围；这三个权重系数使得系统在实际运行中能够根据具体需求和环境动态调整其行为，以达到整体性能的最优化。
18、 f( s,a)为容错率函数， q( s,a)为定位精度函数， c( s,a)为信号覆盖范围函数，以上函数的计算方式为：
19、；
20、其中， m是系统中第一区域地基伪卫星、第二区域空基伪卫星个数之和， m是执行动作 a后失效或受干扰的伪卫星个数； f( s,a)表示在执行动作 a后，系统中仍然可用的伪卫星个数占总伪卫星个数的比例。 f( s,a)的值越大，表示系统可以承受更多的伪卫星失效或受干扰而不影响定位的可行性；
21、；
22、其中， σ是执行动作 a后，系统定位与第二区域地面终端的位置的标准差；它是一个介于0和1之间的值，表示系统定位与第二区域地面终端的位置的误差，当 σ趋近于0时， q( s, a)趋近于1；当 σ趋近于无穷时， q( s,a)趋近于0；且 q( s,a)是凸函数，表示系统定位的精度对于 σ的变化比较敏感，特别是当 σ较小时；
23、；
24、其中， t是第二区域地面终端的数量，是第 t个第二区域地面终端和第、两个第二区域空基伪卫星之间的角度；表示当每个第二区域地面终端与任意2个第二区域空基伪卫星形成的最小角度之和越大时，奖励越大，目的在于缓解第二区域空基伪卫星布局位置过近，导致第二区域地面终端不论选择哪组第二区域空基伪卫星，定位误差都较大的问题；
25、s14：强化学习训练；
26、s15：根据已经训练好的强本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于自适应移动式空地协同增强定位方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于自适应移动式空地协同增强定位方法，其特征在于，步骤S1中，包括：
3.根据权利要求2所述的基于自适应移动式空地协同增强定位方法，其特征在于，所述步骤S11包括：
4.根据权利要求2所述的基于自适应移动式空地协同增强定位方法，其特征在于，所述步骤S12图卷积网络包括2个图神经网络和1个注意力机制，具体步骤如下：
5.根据权利要求4所述的基于自适应移动式空地协同增强定位方法，其特征在于，所述步骤S14包括：
6.根据权利要求5所述的基于自适应移动式空地协同增强定位方法，其特征在于，所述S2步骤中，第一区域地基伪卫星对第二区域空基伪卫星发送第一增强信号，包括：
7.根据权利要求6所述的基于自适应移动式空地协同增强定位方法，其特征在于，所述S3步骤中，第二区域空基伪卫星接收所述第一增强信号，进行位置解算，调整第二区域空基伪卫星布局方案，生成并向第二区域地面终端播发第二增强信号，第二增强信号生成步骤具体包括：
<...【技术特征摘要】
1.一种基于自适应移动式空地协同增强定位方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于自适应移动式空地协同增强定位方法，其特征在于，步骤s1中，包括：
3.根据权利要求2所述的基于自适应移动式空地协同增强定位方法，其特征在于，所述步骤s11包括：
4.根据权利要求2所述的基于自适应移动式空地协同增强定位方法，其特征在于，所述步骤s12图卷积网络包括2个图神经网络和1个注意力机制，具体步骤如下：
5.根据权利要求4所述的基于自适应移动式空地协同增强定位方法，其特征在于，所述步骤s14包括：
6.根据权利要求5所述的基于自适应移动式空地...
【专利技术属性】
技术研发人员：乔纯捷，张灿，尹钢，
申请(专利权)人：长沙北斗产业安全技术研究院股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。