转发式低轨单星多普勒定位解算技术 -凯发官网入口

・ "35 ・设计与应用计算机测量与控制. "020. 28(7 )computer measurement & control文章编号 !671 - 4598 （ 2020 ） 07 - 0235 -04 doi ： 10.165z6/j. cnki.11 — 476z/tp.z0z0.07.047 中图分类号 ： tp319. 56 文献标识码 ： a转发式低轨单星多普勒定位解算技术易卿武 12(⑴卫星导航系统与装备技术国家重点实验室 & 石家庄 050081 ； 2- 西安电子科技大学电子工程学院 ， 西安 710071 )摘要 ： 为提高卫星导航在复杂电磁环境和高纬度地域的应用 & 采用低轨卫星弥补卫星导航在信号功率和覆盖方面的不足 & 提 出一种采用伪距和多普勒测量值的联合定位技术 & 分析了基于伪距和多普勒参数的定位原理 & 针对最小二乘收敛域狭窄问题给出 一种粒子群搜索寻优的定位解算方法 & 针对接收机钟差未知给出了基于转发和双向测量体制下的测量参数获取方法 & 并分析了单 星定位误差的分布特性 & 指出误差分布对不同误差种类具有不同的敏感程度 ； 最后给出一种特定卫星轨道下的定位结果 & 验证了 算法的有效性 & 定位精度达到百米量级 ％关键词 ： 单星导航 ； 伪距多普勒 ； 粒子群算法 ； 参数测量 ； 分布特征single transponding leo satellite doppler positioning calculate methodyi qingwu 1,2( 1.statekeylaboratoryofsate l itenavigationsystemandequipmenttechnology & shijiazhuang 050081 & china ；2. school of electronic engineering , xidian university , xian 710071 , china )abstract : to improve the satellite navigation in complex electromagnetic environment and the application of high latitude area & leosate l iteforsate l itenavigationisadoptedinsignalpowerandthelackofcoverage putforwardakindofusingpseudorangeand dopplermeasurementsofjointpositioningtechnology , areanalyzedbasedonpseudorangeandthepositioningprincipleofdopplerpa- rameters , andaccordingtoleastsquareconvergencedomainnarrowproblemisgivenapositioningalgorithmcombinedwiththeparti- cle swarm optimization ( pso ) search method , in view of the receiver clock error unknown is given based on forward and two — way parameteracquisition methodofthe measuringsystem , andanalyzesthedistributioncharacteristicsofsinglestarpositioningerror , pointsoutthattheerrordistributionofdi f erenttypeshavedi f erentsensitivedegreeoferror positioningunderaparticularsate l ite orbitisgivenasaresult , thee f ectivenessoftheproposedalgorithm , thepositioningaccuracycanbehundredsofmeterskeywords ： single satellite positioning ； pseudo range and doppler ； pso; parameter ； spread character0 引言卫星导航系统受其信号电平低和高纬地域覆盖不足等 因素影响 ， 存在精确性 、 可靠性 、 可用性和抗干扰性等方 面的不足 。 为保障复杂环境下持续可靠的导航定位能力 , , 完善军用 pnt 体系 , 除提高卫星导航系统及接收机的抗干 扰和自主化能力外 ， 国外开展了无线电备份导航定位技术 的研究 ， 包括伪卫星定位技术 ⑴ 3 , 、 e — loran 技术 ⑷ 5 等 % % 小型低轨卫星具有快速部署 、 抗摧毁等优势 ， 作为一种备 份导航技术 ， 单星定位可通过更少的卫星实现目标区域的 短期快速定位 ， 解决需要定位信息但对精度要求不高的场 景 ， 利于卫星快速部署 ， 且可采用通信卫星等非导航任务 卫星实现 ％ 近年来基于低轨卫星的备份导航定位技术得到 了一定研究 ， ， 主要集中在采用少量卫星实现定位的算法和 性能分析 ， 包括基于伪距和测高的双星或三星定位 6 、 基 于星上测向的单星定位 79 、 基于信号多普勒变化率的单星收稿日期 ! 0"0 -04-01 ； 修回日期 ： "0"0-04-"7 .基金项目 ： 国家自然科学基金资助项目 （ 91638203 ） ； 广东省重 点领域研发计划 （ 2019b010141001 ） %作者简介 ： ： 易卿武 （ 1975 -" ， ， 男 ， 湖南石门人 ， 博士研究生 ， 研究 员级高工 ， 主要从事卫星导航方向的研究 % 定位 02 、 信号抗干扰能力 ⑴ 8 分析等 ％ 在文献 ［ 14］ ］ 提岀 了一种基于伪距和多普勒定位的定位方法并对低轨卫星信 号覆盖能力进行了分析 ， 相似定位方式在搜寻客机中得到 实践 ［ 15 ］ % % 本文针对于低轨卫星的应用特点 ， 对伪距多普勒 联合定位原理 、 迭代算法及定位分布特征进行分析探讨 , , 并基于软件仿真验证技术的可行性和定位性能 ％ ％1 单星多普勒定位算法11 单星定位模型在地心地固坐标系内 ， 设接收机在时刻的空间坐标 和速度为 （ 如 ） v ” （ 0 ） ， 此时到达接收机天线的卫 星信号表示为 s （ 0 ） ； 若 s （ 0 ） 从卫星发射岀的时间为 t i , 卫星在 t 时刻的空间坐标和速度为 ｛ ” （ i ） , v ” （ i ） ｝ , 则满足 ：（ （ 0 ） — || p ” ！ 1 ） — p ” （ t ） ） cr ” （ t ） ， — c / （ 0 — t ⑴⑴式中 ， c 为光速 ， （ 0 ） 为信号传播路径中折射和多径等 因素产生的测距误差 ， ， 为接收机热噪声导致的测距误差 ％ 将式 （ 1 ） 改写为矩阵形式可表示为 ：(( t 0 ) — ( ( t 0 ) — ( t 0 )( t 1 ) - - k" ( t ° )卜 ” ( 1 - - je ( 1 0 ) 1( 1 1 ) - - & ( t 0 ) (2 )。 。. .。 。