[发明专利]一种仅使用单向双射束的多普勒导航参数的定解计算方法

说明书

一种仅使用单向双射束，也不需要航姿分系统提供角度信息，仅是基于两个坐标系的二次解析计算就能实现多普勒导航参数定解计算的方法。首先利用在机体坐标系中垂直速度分量为零的条件，基于飞行平面上合成速度的投影构建多普勒频移方程组，从中求得飞行平面上的航向偏流角和合成速度。然后在水平面坐标系中，一方面对多普勒频移方程做适当的近似处理；另一方面利用在机体坐标系和水平面坐标系之间的速度关系式，对水平面坐标系的水平面上的合成速度和垂直速度分量做变量变换，由此求解出垂直面内的倾斜角。随后，进一步利用几何关系和速度投影法，即可完整地获得三维速度分量。

技术领域

本发明涉及无线电导航技术，具体涉及一种仅使用单向双射束的多普勒导航参数的定解计算方法。

背景技术

机载多普勒导航雷达是一种自备式导航设备。多普勒导航雷达利用多普勒效应，测量飞行器相对于大地坐标系的地速和偏流角，或者测量飞行器的三个轴向速度，再通过数据处理，得出飞行器当前的地理坐标位置和到达目的地的应飞航向、应飞距离和应飞时间等多种导航信息，从而达到导航的目的。

已有的理论分析表明，对于多普勒导航雷达，假如不使用航姿分系统所提供放入角度信息，则至少必须采用三个双向设置的波束。如使用了航姿分系统所提供的角度信息，则采用双波束就可实现对三维速度分量和航向偏流角的检测。

换一个角度观察，多普勒导航也可以被看成是一个包含有三个未知参数的位置定解问题，其中的三个未知数分别是：飞行器的轴向飞行速度，航向偏流角和飞行器在垂直平面内的倾斜角。一旦求得这三个参数即可获得三维速度分量。其中，倾斜角是为求得垂直速度分量所必须确定的参量。在现有的分析方法中，通过利用前后向的两个异侧波束的多普勒频移之和可直接求得垂直速度分量，在这其中隐含着消除倾斜角的行为。

发明内容

本发明给出了一种仅使用单向双射束所获得的多普勒频移信息，不需要航姿分系统提供角度信息，就能实现多普勒导航参数定解计算的方法。首先利用在机体坐标系中垂直速度分量为零的条件，基于飞行平面上合成速度的投影构建多普勒频移方程组，从中求得飞行平面上的航向偏流角和合成速度。然后在水平面坐标系中，一方面对多普勒频移方程做若干近似处理；另一方面利用在机体坐标系和水平面坐标系之间的速度关系式，将水平面坐标系的水平面上的合成速度和垂直速度分量都变换为基于飞行平面上合成速度的函数表示式，由此就能求解出垂直面内的倾斜角，进一步利用几何关系和速度投影方式即可完整地获得三维速度分量。

本发明是通过如下技术方案实现的：

基于单向双波束多普勒导航雷达所提供的多普勒信息，分别在机体坐标系和水平面坐标系中进行解析分析。

首先利用在机体坐标系中垂直速度分量为零的条件，基于飞行平面上合成速度的投影构建多普勒频移方程组，从中求得飞行平面上的航向偏流角和合成速度。

然后在水平面坐标系中，一方面对多普勒频移方程做若干近似处理；另一方面利用在机体坐标系和水平面坐标系之间的速度关系式做变量变换，将水平面坐标系的水平面上的合成速度和垂直速度分量都变换为基于飞行平面上合成速度的函数表示式，由此就能求解出垂直面内的倾斜角。

进一步利用几何关系和速度投影的方式即可完整地获得三维速度分量。

具体包括以下步骤：

步骤1、一个使用单向双波束的多普勒导航雷达系统，在机体坐标系中，因垂直速度为零，所以有基于飞行平面上合成速度的投影所构建的多普勒频移方程组：