[发明专利]一种基于TDOA和多普勒的月球车联合定位方法

说明书

技术领域

本发明涉及月球车定位技术，特别是涉及一种基于TDOA和多普勒的月球车联合定位方法及系统。

背景技术

月球车是在月球表面行驶并对月球考察和收集分析样品的专用车辆。月球车只有知道了自己精确的位置信息才能将月球车安全、可靠、精确地引导到目的地。因此，月球车的定位技术对于其成功完成预定科学探测任务具有重要的意义。对于月球车定位，国内外学者提出了无线导航定位技术。无线电导航定位方法是通过跟踪测量月球车发射的无线电信号频率，计算其多普勒频移来确定月球车的位置信息。通过月球车和地面跟踪站的无线电通讯测量，还可以精确测量它们之间的距离。目前，在月球车无线定位系统中采用的最基本的定位技术有到达角度(AOA)定位技术、到达时间(TOA)定位技术、到达时差(TDOA)定位技术和到达频差(FDOA)定位技术。之前用的最多的是TDOA定位技术来获得月球车的位置，但是由于月球车是一种执行任务的移动机器人，在不断的移动着，而不是静止不动的，这就会为月球车定位带来很大的误差。

现发明一种新型的月球车定位方法——一种基于TDOA和多普勒的月球车联合定位方法，作为月球车导航系统的必要和有益补充，来实现月球车定位的高精度和高可靠性。

发明内容

本发明就基于TDOA的月球车定位法，我们考虑到月球车是一种适合在复杂的月面环境中执行探擦任务的移动机器人，而并非静止不动的物体且月球车运行速度较快，会为月球车定位产生很大的误差而间接影响到月球车对月球信息采集的准确性。为了提高月球车定位的精确度和可靠性，提出一种基于TDOA和多普勒的月球车联合定位方法来解决上述所提出的问题。

首先，在地面上确立三个合适的接收基站并确定基站的位置坐标。然后基站开始接收月球车的辐射信号并且对该信号进行采集滤波处理，以生成有用的信号给月球车作定位之用。之后对获得的有用信号利用TDOA定位法，两个基站采集到的信号到达时间差确定一对双曲线，多个双曲线相交就可以初步获得月球车位置。这样的方法简单也易得到，但是它存在很大的缺点就是月球车是一种执行任务的移动机器人，而不是静止的，会对月球车定位产生很大的误差。为了解决上述问题，提高月球车的定位精确度和可靠性，我们提出了一种基于TDOA和多普勒的月球车联合定位方法。我们利用多个基站对月球车信号的多普勒进行采样，然后利用多普勒频移公式f_d＝2f₀v/c来计算出月球车速度，再联合我们之前的时间差，我们可以月球车的偏移位移，这位得到精确的月球车位置提供了有益的补充。最后我们将月球车偏移信息考虑到月球车定位中，重新确定月球车的位置，提高了对月球车定位的精确度和可靠性。

附图说明

图1一种基于TDOA和多普勒的月球车联合定位方法原理图。

具体实施方式

本发明所述的一种基于TDOA和多普勒的月球车联合定位方法，包含以下几个步骤：

1.在地面确定三个基站，并确定它们的位置信息

2.基站接收并采集来自月球车的辐射信号

3.对2获得的信号利用TDOA定位法进行处理来初步获得月球车的位置，具体实施如下：两个基站采集到的信号到达时间差确定一对双曲线，多个双曲线相交就初步可以得到月球车的初步位置。

4.为了提高月球车的定位精确度和可靠性，我们利用多个基站对月球车信号的多普勒进行采样，利用式f_d＝2f₀v/c计算出月球车速度，联合时间差来得到月球车的偏移位移。

5.重新确定更高精度的月球车位置。