[发明专利]用于无源测向定位的数据源生成方法

摘要

本发明提供了一种用于无源测向定位的数据源生成方法，其针对卫星无源测向定位试验成本高的特点，基于无源测向定位理论，包括初始设置、地球卫星运动学环境递推、观测数据生成等环节。本发明具有参数设置灵活、计算速度快、输出观测量准确性高的特点。本发明解决了星上定位算法设计过程中校验难和校验效率低的工程实际问题，能够为定位算法的验证工作提供大批量可靠数据源，以此得到的定位结果可作为测向定位算法准确性的考察依据。

主权项

一种用于无源测向定位的数据源生成方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：初始设置环节；步骤2：运动学环境构建与递推环节；建立运动学环境，通过引入地球岁差、章动、自转和极移模型，计算惯性系和地固系的转换矩阵，继而得到目标随地球转动在惯性空间中的位置；通过轨道模型根据时间递推卫星轨道，从而计算卫星及卫星载荷天线在空间中的位置以及卫星姿态；步骤3：观测数据生成环节；将目标相对于各载荷天线的位置转换至卫星本体坐标系，并以目标相对于各载荷天线在卫星本体坐标系中的位置计算目标至各天线的距离，继而得到无线电波从目标至各天线所需要的载波相位和各条基线相位差，并依据误差模型加入误差；在所述步骤3的观测数据生成环节中，假设以卫星本体坐标系与轨道坐标系重合，其中，Z轴指向地心，Y轴沿轨道面负法向，X轴约束沿速方向，以卫星本体系原点建立球坐标系重合于轨道坐标系，辐射源目标T方向与Z轴的夹角为θ，方向角为其中，定义X轴正向为0，绕Z轴旋转为正，轨道坐标系原点O为地球的球心，G为星下点，点S0，S1，S2为三副天线组成的等腰直角三角形天线阵，分别位于原点、X轴和Y轴上，设S0S1，S0S2为定位基线，基线的长度S0S1＝S0S2＝d，辐射源目标T的坐标为卫星高度为h，地球半径为Re；其中，中的r,θ,分别表示目标在球坐标下的距离、方位角和高度角的余角；设天线S0和天线S1同目标的距离的差值为r‑r1，其中，r表示天线S0到目标的距离，r1表示天线S1到目标的距离，那么，天线S0和天线S1的相位差由下式求得：φ1＝2π(r‑r1)/λ式中，λ为载波信号波长；设天线S0和天线S2同目标的距离的差值为r‑r2，其中，r表示天线S0到目标的距离，r2表示天线S2到目标的距离，那么，天线S0和天线S2的相位差由下式求得：φ2＝2π(r‑r2)/λ其中，φ1表示天线S0和天线S1的相位差，φ2表示天线S0和天线S2的相位差，r2表示天线S2到目标的距离；在所述步骤3的观测数据生成环节中，还需将仿真生成的相位差信息转换至测角信息；具体地，已知相位差并由相位差得到距离，有其中，r表示天线S0到目标的距离，r1表示天线S1到目标的距离，d表示基线长度，θ表示目标的高度角的余角，表示目标的方位角；天线S0和天线S2的距离差r‑r2为天线S0和天线S1组成定位基线的相差测向方程为天线S0和天线S2组成定位基线的相差测向方程为式中，λ为载波信号波长，φ1为天线S0和天线S1之间的相差，φ2为天线S0和天线S2之间的相差；解相差测向方程由φ和θ求得目标在卫星本体系下的方向矢量(βx,βy,βz)，βx,βy,βz分 别表示该方向矢量(βx,βy,βz)与X，Y，Z轴的夹角，方向矢量(βx,βy,βz)和卫星速度、位置、姿态一同作为无源测向定位的数据源。