[发明专利]多站多平台体系下基于相干与非相干混合的飞行器定位法

说明书

技术领域

本发明涉及飞行器定位领域，尤其涉及适用于多站多平台体系基于相干与非 相干混合的飞行器定位方法。

背景技术

以小卫星星座、无人机群为代表的多平台定位是未来空天定位技术的发展趋 势。多平台定位方法造成的信号码道的增加是影响未来飞行器定轨精度的关键。

现有的测距定位系统多采用相干方法，在相干方法下，由于飞行器时钟通过 追随上行时钟来保持与地面高精度的标准时钟同步，所以飞行器不需携带高精 度时钟。飞行器接收到上行信号后即时将信号下行转发回地面，地面站通过比 较往返扩频信号的相位差来计算飞行器距该站距离。但是，该方法在多目标定 位情景下需要较多的信号码道，存在CDMA固有的多址干扰，限制了系统容量的 提高。

新一代测距定位方法将采用非相干方法实现地面站与空天目标之间钟差和 距离的解算。非相干方法中，飞行器无需与地面站时间同步，各个地面站的非 相干信号发射机按自己的时钟产生上行帧的CDMA扩频信号，飞行器的非相干信 号发射机也按自己的时钟频率发送下行扩频信号，此时飞行器上需要高精度时 钟(如原子钟)保持自身频率。上下行信号帧格式相同，均包括本地接收机接 收到信号的时钟相位信息和本地时钟相位信息。地面站接收下行信号，通过双 向伪距测量得到待测飞行器距离该站的距离。非相干定位方法减少了对多目标 进行定位所需的码道数量，但是，该方法对飞行器时钟要求高，飞行器时钟的 优劣将直接影响最终的定位精度。

发明内容

针对以上两种方法在多站多平台条件下的缺陷，本发明提供一种适用于未来 多站多平台条件下，结合相干与非相干两种方法优势的新测距定位方法。新方 法采用飞行器恢复的相干码钟辅助生成非相干下行帧，同时具备相干方法与非 相干方法的优点。与相干方法相比，新方法将信道码通道数由站数与平台数的 乘积变为了站数与平台数之和，有效减轻了多址干扰。相比非相干方法，新方 法在降低平台时钟精度要求的同时，消除了飞行器时钟误差的影响。

本发明的特征在于，

多站多平台体系下基于相干与非相干混合的飞行器定位法，其特征在于，依 次含有以下步骤：

步骤(1)、对于多个自带时钟源的飞行器，构造一个空天测距系统，该系统 包括：一个以非相干模式工作的地面主站以及至少为二个的非相干模式工作的 地面辅站，其中：

地面主站，设有：主站时钟源、主站非相干信号发射机和主站非相干信号接 收机，其中：

主站非相干信号发射机，按自己的时钟产生上行帧的扩频信号，包括接收到 的所述各飞行器下行信号的时钟相位信息和该地面主站时钟的相位信息，以分 别完成与所述各飞行器的通信，而各个对应的所述飞行器在接收到所述上行帧 的扩频信号后，各自进行相干回复，还原出同步于所述上行帧的时钟，用于发 送下行信号，

主站非相干信号接收机，接收所述各飞行器的下行信号，完成各测距信号伪 码再生，通过双向时间比较法得到所述各飞行器目标距离地面的真实距离并准 备下一周期的上行发送，

地面辅站，设有：辅站原子钟、辅站非相干信号发射机和辅站非相干信号接 收机，其中：

辅站时钟源，与主站时钟源精度相当，

辅站非相干信号发射机，按自己的时钟产生上行帧的扩频信号，包括接收到 的所述各飞行器下行信号的时钟相位信息和本地面辅站时钟的相位信息，

辅站非相干信号接收机，接收所述各飞行器的下行信号，完成各测距信号伪 码再生，通过双向时间比较法得到所述各飞行器目标距离地面的真实距离并准 备下一周期的上行发送，

各飞行器，设有：飞行器时钟源、飞行器非相干信号发射机和飞行器非相干 信号接收机，其中：

飞行器时钟源，其精度低于主站时钟源及辅站时钟源，

飞行器非相干信号发射机，用与所述地面主站相干同步的时钟生成扩频伪码 非相干下行帧调制发送，下行信号每帧内容包括接收到的所述地面主站和各地 面辅站上行信号的时钟相位信息和本飞行器上时钟的相位信息，

飞行器非相干信号接收机，通过按飞行器时钟源采样所述地面主站非相干信 号的时钟信息校准所述飞行器时钟源驱动的计数器码位，从而生成与该地面主 站相干同步的时钟，该时钟在精度上与该地面主站的精度相当，并接收所述地 面主站和各地面辅站上行帧的扩频信号，生成各测距信号的伪码再生准备下一 周期的下行发送；

从而，形成一个多站多平台体系；