為減小單星測頻定位的誤差,提出一種融合初值校準(zhǔn)與二階逼近的單星測頻定位算法。該算法在衛(wèi)星接收信號多普勒頻移為零的時間點,通過測距獲得衛(wèi)星到定位目標(biāo)的距離信息,利用距離信息修正軌道平面與定位目標(biāo)的幾何關(guān)系,為初值的選取提供校準(zhǔn)手段;將校準(zhǔn)的初值代入含二階級數(shù)的定位方程泰勒展開式,通過較少次數(shù)的迭代得到定位目標(biāo)的真實位置,從而降低定位的算法復(fù)雜度,提高定位精度。仿真結(jié)果表明,所提出的算法與多普勒單星定位算法相比,迭代次數(shù)和定位誤差大幅度減小,其實現(xiàn)簡單、計算量少、誤差小,在單星定位研究領(lǐng)域具有較高的理論價值和實用價值。

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【部分圖文】：

圖1 單星測頻定位原理圖

式(2)中，衛(wèi)星的位置和速度信息已知，發(fā)射頻率和接收頻率可測，待求量只有定位目標(biāo)的位置(x,y,z)。理論上，對于3個未知量，聯(lián)立3個不同時刻的定位方程可求解出定位結(jié)果。為求解聯(lián)立的非線性方程組，可以通過將方程線性化、選取合適的初值迭代來實現(xiàn)。多普勒單星定位算法在整體求解過程中，....

圖2 星下點與定位目標(biāo)不匹配示意

然而在實際應(yīng)用中，定位目標(biāo)并不一定與衛(wèi)星軌道在同一平面內(nèi)(如圖2所示)。當(dāng)定位目標(biāo)與衛(wèi)星軌道平面垂直距離增大時，星下點距真實位置的誤差變大，以星下點為初值會造成算法復(fù)雜度增加甚至迭代算法不收斂。1.3定位方程求解問題剖析

圖3 初值校準(zhǔn)模型

初值校準(zhǔn)需要借助外部測距信息。在圖3所示的初值校準(zhǔn)模型中，t0時刻衛(wèi)星的運動方向與定位目標(biāo)和衛(wèi)星連線方向的夾角θ0大小為90°，此時衛(wèi)星與定位目標(biāo)沒有相對運動，多普勒頻移為0，衛(wèi)星的位置為(X0,Y0,Z0)，速度矢量V0為，衛(wèi)星與地心O的距離為ρ，通過外部測距信息得到衛(wèi)星到定位....

圖4 初值誤差對比

從圖4可以看出，多普勒單星定位算法的初值平均誤差在18.77km左右，而本文提出算法的初值平均誤差在測距誤差為1km的情況下為6.23km，減小了66.8%左右。從圖中還可以看到，測距誤差為0km時，初值平均誤差與測距誤差在1km情況下的非常接近，這是因為在離地800....

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