[发明专利]一种基于卫星导航定位系统的相对定位定向补偿方法

权利要求书

1.一种基于卫星导航系统的相对定位定向的补偿方法，其特征在于，使用卫星导航定位设备确定雷达与其他车辆之间的相对位置，也就是需要完成测量雷达与其他车辆之间的水平距离D、真方位角A和高差ΔH，具体步骤如下：

步骤1：计算子午线收敛角

子午线收敛角γ计算公式为：

γ＝sin B·l

其中，B为导航定位设备安装点的纬度；l为该点与中央子午线之间的经度差；按照高斯投影的要求，将全球分为60个投影带，每带经差6°；中央子午线的经度在东半球依次为3°、9°、15°......6n-3，n，n∈[0，59]是投影带的带号，“·”表示乘法运算；

当导航定位设备安装点的经度L大于所在投影带中央子午线的经度L₀时，子午线收敛角γ为正；反之为负；

步骤2：计算真方位角A_TD

(1)计算过渡变量A^*：A^*＝A+β_TD

如果A^*的结果大于360°，则用A^*的结果减去360°获得A^*的正确值；

如果A^*小于360°，则A^*的结果就是正确值；

(2)将A^*转换为A_TD

当A^*大于180°时，A_TD＝A^*-180°；

当A^*小于180°时，A_TD＝A^*+180°；

式中：

A：车辆定向方向的真方位角；

A_TD：卫星导航定位天线到车辆定位点之间的真方位角；

β_TD：卫星导航定位天线与车辆定位点连线和车辆定向方向的水平夹角，β_TD从车辆定向的方向开始起算，按顺时针方向量取；

步骤3：将真方位角A_TD转换为坐标方位角α_TD

真方位角A_TD与坐标方位角α_TD之间的转换公式为：

A_TD＝α_TD+γ

式中：γ为子午线收敛角，γ有正负之分；

在计算α_TD时，将A_TD和γ带入计算就能够得到；

步骤4：计算车辆定位点的经度、纬度

将卫星导航定位设备输出的经度L、纬度B转换为高斯平面直角坐标x、y，l″＝L-L₀

式中：

B为投影点的纬度；

N为卯酉圈曲率半径，其中，系数

称为地球椭球的第一偏心率，a，b分别为地球椭球的长半径和短半径，长半径a＝6378137，短半径b＝6356752.3141，单位：米；

l″为所求点相对中央子午线的经差，以弧度为单位；

t＝tan B表示该点维度的正切值；

为椭球的第二偏心率；

η²＝e′²cos²B；

X是从赤道到子午圈上任一点纬度B的弧长，其计算公式为：

其中，各系数λ、μ、θ、δ、ε、ζ的计算方法如下式：

λ＝K₁a(1-e²)

式中各系数分别如下：

其中，ρ是常数，它是每一弧度对应的角秒数：ρ＝206264.806247096355，单位为秒；步骤5：计算车辆定位点的高斯平面直角坐标

设M为卫星导航定位天线架设点，Q为车辆定位点；当M点的高斯平面直角坐标(x_M，y_M)、M点到Q点的水平距离D和坐标方位角α_TD均已知时，求得N点的高斯平面直角坐标(x_Q，y_Q)为：

步骤6：坐标转换

将车辆定位点的高斯平面直角坐标(x_Q，y_Q)转换成经度、纬度坐标(B_Q，l_Q)

L＝L₀+l_Q

上式求得的l_Q以弧度为单位；

式中：

B_f为对应于x_Q的底点纬度，由下式计算：

B_f＝B₀+sin²B₀{K′₀+sin²B₀[K′₂+sin²B₀(K′₄+K′₆sin²B₀)]}

其中：

B₀是与X、a、e、A₀相关的常数，计算方法为：

各系数M_f、N_f、η_f、t_f、W_f的计算方法如下：

常数A₀的计算方法：

步骤7：海拔高度补偿

根据卫星导航定位设备输出的海拔高度H，结合卫星导航定位天线架设点与地面之间的高差ΔH，根据公式H′＝H-ΔH，计算车辆定位点所在地面的海拔高度H′。