[发明专利]一种单目卫星跟踪定位方法

说明书

本发明提供一种单目卫星跟踪定位方法，根据反应时间和时差计算卫星与目标之间的距离，以卫星为顶点、此距离为母线长度画圆锥与地球相交于第一个圆形，目标第二时刻位于第一个圆形上；计算第一时刻和第二时刻目标的位置之间的直线距离；以第一时刻目标的位置为圆心，第一时刻和第二时刻目标的位置之间的直线距离为半径画第二个圆形；第一个圆形和第二个圆形相交于两个点，结合目标的运动方向，选取其中一个点作为第二时刻目标的位置；在已知当前时刻目标的位置的基础上，得到下一时刻目标的位置，从而得到目标的运动路径。本发明只需要一颗卫星即可实现目标的定位，成本低。

技术领域

本发明涉及卫星定位领域，具体涉及一种单目卫星跟踪定位方法。

背景技术

目前，GPS定位系统利用的是三星定位的方法，此方法需要三颗卫星同时对目标定位方可得到目标的准确位置。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种单目卫星跟踪定位方法，只需要一颗卫星即可实现目标的定位，成本低。

本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案为：一种单目卫星跟踪定位方法，其特征在于：它包括以下步骤：

S1、第一时刻：已知第一时刻目标的位置和速度；

S2、第二时刻：已知第一时刻与第二时刻的时间间隔；卫星向目标发射一次询问信号，目标收到询问信号后经过反应时间返回一个应答信号给卫星，卫星在收到应答信号后得到从询问信号到应答信号之间的时间差，称为时差；根据反应时间和时差计算卫星与目标之间的距离，以卫星为顶点、此距离为母线长度画圆锥与地球相交于第一个圆形，目标第二时刻位于第一个圆形上；

S3、计算得到目标从第一时刻到第二时刻移动的路程；令该路程为弧形，已知地球半径和目标距离地面的高度，计算第一时刻和第二时刻目标的位置之间的直线距离；

以第一时刻目标的位置为圆心，第一时刻和第二时刻目标的位置之间的直线距离为半径画第二个圆形；第一个圆形和第二个圆形相交于两个点，这两个点位于第一时刻目标的位置的两个相反的方向上，结合目标的运动方向，选取其中一个点作为第二时刻目标的位置；

S4、重复S1至S3，在已知当前时刻目标的位置的基础上，得到下一时刻目标的位置，从而得到目标的运动路径。

按上述方案，所述的卫星与目标之间的距离SP通过以下公式计算获得：

式中，c_光速为光速，BTO为卫星从发射询问信号到接收目标返回的应答信号的时间间隔， bias为目标收到询问信号到返回应答信号的反应时间。

按上述方案，所述的第一时刻和第二时刻目标的位置之间的直线距离L通过以下公式获得：

其中，θ为以地球的圆心为圆心、第一时刻和第二时刻目标的位置之间的圆弧对应的夹角，R为地球半径，h为目标距离地面的高度，Δt为第一时刻卫星发射的询问信号与第二时刻卫星发射的询问信号之间的时间间隔，v为目标的速度。

按上述方案，设第二时刻目标的位置为(x₂,y₂,z₂),卫星位置为(a,b,c),那么对于第一个圆形有方程：

从第一时刻目标的位置(x₁,y₁,z₁)开始到位于第一个圆形的第二时刻目标的位置(x₂,y₂,z₂) 之间的路程设为vΔt，从第一时刻目标的位置到第二时刻目标的位置，满足方程：