[发明专利]一种基于飞行器群动态组网的伪卫星系统

权利要求书

1.一种基于飞行器群动态组网的伪卫星系统，其特征在于，包括分别安装于多架飞行器上的多颗伪卫星，用于播发导航信号；每架飞行器上均设置有惯性导航系统、卫星导航系统、星敏感器；多架飞行器之间作相对运动；各伪卫星将惯性导航系统、卫星导航系统、星敏感器的输出信息进行融合，进行自身精确定位。

2.如权利要求1所述基于飞行器群动态组网的伪卫星系统，其特征在于，所述多架飞行器为四架无人机和一架飞艇；四架无人机在同一圆周上做变速圆周运动，距离间隔相同，运动规律一致，圆周距离地面高度约12km，直径约200km；所述飞艇静止于所述圆周的圆心正上方，距离地面高度20km。

3.如权利要求1所述基于飞行器群动态组网的伪卫星系统，其特征在于，所述多架飞行器上还分别安装有无线测距装置，用于测量飞行器间的距离；各伪卫星将无线测距装置测得的飞行器间距离作为观测量，与惯性导航系统、卫星导航系统、星敏感器的输出信息进行融合，进行自身精确定位。

4.如权利要求3所述基于飞行器群动态组网的伪卫星系统，其特征在于，伪卫星在进行信息融合时，具体按照以下方法：将惯性导航系统作为参考系统，将卫星导航系统输出的伪距、伪距率信息引入局部滤波器一，将星敏感器输出的姿态信息引入局部滤波器二，将测距装置测得的飞行器间距离信息引入局部滤波器三，采用融合-反馈模式进行联邦滤波；其中，局部滤波器一为基于惯性导航系统/卫星导航系统伪距和伪距率组合的滤波器，局部滤波器二为基于惯性导航系统/星敏感器组合的滤波器，局部滤波器三为基于惯性导航系统/飞行器间无线测距组合的滤波器；局部滤波器三的量测方程如下：

其中，为高斯白噪声，量测矩阵的表达式如下：

， 

，为导航坐标系到地球固连坐标系的转移矩阵，，，分别表示无人机所处的经度、纬度和高度，为卯酉圈曲率半径，表示地球的椭圆率，，分别为待估飞行器a和参考飞行器b的地固系坐标；

测量小量的表达式如下：

为惯性导航系统解算的两机之间的距离，为无线测距装置测得的两机间距离值；

局部滤波器三采用如下方程组进行滤波：

式中， 为待估飞行器系统矩阵， 为待估飞行器的量测矩阵， 为待估飞行器的状态协方差阵，为参考飞行器的量测矩阵，为参考飞行器的状态协方差阵，为待估飞行器状态的一步预测值，为待估飞行器的系统矩阵，为待估飞行器的系统噪声阵，为估计误差协方差阵，为量测噪声协方差阵，为观测小量。

5.如权利要求4所述基于飞行器群动态组网的伪卫星系统，其特征在于，所述局部滤波器一的量测方程如下：

其中，为高斯白噪声；量测矩阵由伪距量测矩阵和伪距率量测矩阵组成，

伪距量测矩阵为：

 

伪距率量测矩阵为：

 

式中，，，为第颗卫星与用户之间的方向余弦；，，分别表示无人机所处的经度、纬度和高度，为卯酉圈曲率半径；

测量小量的表达式如下：

其中，，(=1,2,3,4)分别为对应于惯性导航系统位置和速度的伪距和伪距率。

6.如权利要求4所述基于飞行器群动态组网的伪卫星系统，其特征在于，所述局部滤波器二的量测方程如下：

其中，为高斯白噪声，量测矩阵的表达式如下：

式中，

，，分别为横滚角、俯仰角和航向角；

测量小量的表达式如下：

式中，为惯性导航系统输出的姿态角，为星敏感器输出的姿态角。

7.如权利要求1所述基于飞行器群动态组网的伪卫星系统，其特征在于，所述卫星导航系统为北斗卫星导航系统。