[发明专利]异轨分时单星时差定位方法

说明书

本发明提供一种异轨分时单星时差定位方法，当用户终端或者辐射源的仰角较高时实现多星定位的概率较小，并且卫星波束覆盖范围较小，如果选择不同时刻同一轨道上的卫星进行时差定位，就会导致定位时间不长，卫星位置变化不大，造成定位误差的GDOP值变大。为了提高单星定位的定位精度,本发明提出了异轨分时单星时差定位方法，在干扰源的上空同一时刻仅能观察到一颗卫星，利用不同时刻飞过干扰源上空的不在同一轨道的三颗卫星进行定位，并分析该定位技术的定位误差性能。通过仿真表明，相对目前同轨单星时差定位技术，本发明提出的异轨分时单星时差定位技术定位性能显著提高。

技术领域

本发明涉及卫星定位技术领域，特别是单星时差定位技术，提出一种异轨分时单星时差定位方法，并对比仿真了同轨单星时差定位和异轨分时单星时差定位性能。

背景技术

在电子侦察领域中，对无线电辐射源位置的精确定位具有非常重要的意义。尽管地面移动通信系统目前在移动通信中仍然处于主导地位，但是在沙漠，边远地区，海洋上仍然无法覆盖，此时卫星通信系统的价值就凸显出来了。卫星通信技术采用无源定位系统，以卫星为平台，不受地理环境和天气条件的限制，可以在较大范围内对目标干扰源进行定位。

目前我们所研究的卫星定位技术主要有单星定位和多星定位两种体制。在多星定位体制内中主要有多星时差定位技术(TDOA)，多星频差定位技术(FDOA)以及双星时频差联合定位技术，但是这几种定位技术对地面辐射源进行定位时都受到一定的条件限制，需要目标源与关口站同时可视多颗卫星，且这些卫星必须匹配，在目标源处于严重遮蔽环境条件下时，可视卫星数量随着可视仰角升高而减少，目标源可视匹配多星的概率降低导致多星定位无法应用，此时单星定位技术具有定位可用性高的突出优势。

近年来，国内外很多学者提出了许多单星定位的方法。主要有单星测频无源定位方法，单星多普勒频率变化率无源定位方法，一种单星仅测TOA的无源定位新方法等。但是以上定位方法均考虑的是不同时刻同一轨道上的单颗卫星定位技术，同一轨道上的单颗卫星覆盖时间短，卫星位置变化小，定位误差较大，存在一定的局限性。

发明内容

所要解决的技术问题：

在高仰角条件下可视卫星数降为单个卫星，现有的单星时差定位技术精度变差的情况下，如何提高定位精度。

技术方案：

异轨分时单星时差定位方法是指在干扰源的上空同一时刻仅能观察到一颗卫星，利用不同时刻飞过干扰源上空的不在同一轨道的三颗卫星进行定位。

第一步：建立异轨分时单星时差定位原理图，在WGS-84坐标系下，不同时刻飞过干扰源上空且不在同一轨道的三颗卫星位置坐标分别为S₁＝(x₁,y₁,z₁)^T,S₂＝(x₂,y₂,z₂)^T,S₃＝(x₃,y₃,z₃)^T，其中[·]^T表示转置，干扰源的位置坐标为U＝(x,y,z)^T，已知干扰源信号到达卫星S_i的时间为t_i，i＝1,2,3，得出两组时差信息Δt₁,Δt₂，每一组独立的时差信息可以得到一个双曲面，结合被定位干扰源位于地球表面上的约束方程，得出异轨分时单星时差定位方程。

第二步：假设存在时间测量误差d(Δt_i2)，i＝1,3和卫星位置误差d(x_i,y_i,z_i)，i＝1,2,3，通过分析推导出异轨分时单星时差定位误差表达式GDOP。