一種用于多點定位系統(tǒng)的實時高精度位置解算方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種用于多點定位系統(tǒng)的實時高精度位置解算方法，所述解算方法包括以下步驟：（1）多點定位系統(tǒng)的中心處理單元將接收到的遠端單元信息存放到緩存，并判斷時間標簽一致性，篩選出有效信息；（2）利用Chan算法對有效信息進行處理，計算出目標定位初值；（3）將目標定位初值代入Taylor級數(shù)展開法，進行遞歸運算，獲取高精度的定位信息；（4）利用自適應Kalman濾波算法對定位信息進行濾波處理，然后將處理后的定位信息上報至顯控系統(tǒng)或指揮系統(tǒng)。本發(fā)明較傳統(tǒng)方法在實時性和解算精度上有明顯改善，且通過多種算法聯(lián)合進行目標定位，降低了對中心處理單元的硬件和對遠端單元數(shù)量的要求，減少了系統(tǒng)的硬件成本。
【專利說明】一種用于多點定位系統(tǒng)的實時高精度位置解算方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種多點定位系統(tǒng)領域，尤其是涉及一種用于多點定位系統(tǒng)的實時高精度位置解算方法。
【背景技術】
[0002]多點定位系統(tǒng)是繼ADS-B技術之后，國際民航組織大力推廣的又一新型航管監(jiān)視技術。多點定位系統(tǒng)兼容了 ADS-B的全部功能，還能夠?qū)H裝備了普通A/C/S模式應答機的飛機實時高精度可靠監(jiān)視，但是這種實時高精度可靠監(jiān)視要基于中心處理單元實時高精度的位置解算。由于技術水平局限性，在同步時鐘精度不夠高的情況下，如何進一步提高目標解算精度，以確保國際民航所要求機場場面目標監(jiān)控精度，這一直是多點定位系統(tǒng)問世以來所難以克服及未解決的難題。
[0003]傳統(tǒng)的多點定位解算方法主要采用的是Chan算法、Taylor級數(shù)展開法、Friedlander算法、Fang算法等為代表的視距定位計算方法。Chan算法計算量小,無需迭代運算，但在非視距環(huán)境下定位精度較差Jaylor級數(shù)展開法則需要一個迭代初值進行迭代運算，才能在短時間內(nèi)解算得到精確目標位置Priedlander算法對遠端單元的數(shù)量有較大依賴型，當數(shù)量減少時，定位精度明顯降低；Fang算法等為代表的視距算法不符合多點定位系統(tǒng)實際工程超視距的需要。
[0004]總之，上述任何一種位置解算算法都或多或少存在缺陷，不能在成本控制、實時性和定位精度三者間取得最佳平衡。因此，必須尋找一種實時高精度目標位置解算方法，以解決機場場面定位實時高精度的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于:針對現(xiàn)有技術存在的問題，提供一種能解決機場場面定位實時高精度需求的用于多點定位系統(tǒng)的實時高精度位置解算方法。
[0006]本發(fā)明的發(fā)明目的通過以下技術方案來實現(xiàn):
[0007]—種用于多點定位系統(tǒng)的實時高精度位置解算方法，其特征在于，多點定位系統(tǒng)的遠端單元由一個主單元和多個副單元組成，所述解算方法包括以下步驟:
[0008](I)多點定位系統(tǒng)的中心處理單元將接收到的遠端單元信息存放到緩存，并判斷時間標簽一致性，篩選出有效信息；
[0009](2)利用Chan算法對有效信息進行處理，計算出目標定位初值；
[0010](3)將目標定位初值代入Taylor級數(shù)展開法，進行遞歸運算，獲取高精度的定位
信息；
[0011](4)利用自適應Kalman濾波算法對定位信息進行濾波處理,然后將處理后的定位信息上報至顯控系統(tǒng)或指揮系統(tǒng)。
[0012]優(yōu)選的，步驟(I)中所述的判斷時間標簽一致性包括步驟:每隔時間，以主單元接收到信息的時間和內(nèi)容為基準，與其前后At2時間長度內(nèi)其他副單元接收信息內(nèi)容進行比對，若有相同信息內(nèi)容的目標，則作為有效信息用于后續(xù)運算，若無相同信息內(nèi)容的目標，則作為無效信息進行拋棄，每條信息經(jīng)過Δ t3時間后將進行拋棄。
[0013]優(yōu)選的，所述的^1、^2、^3三個時間根據(jù)遠端單元實際分布情況進行確定。
[0014]優(yōu)選的，所述的么L=I s、Λ t2=300ms、Δ t3=3s。
[0015]優(yōu)選的，所述的步驟(2)包括以下步驟:
[0016](21)設副單元的空間位置為(Xi，Yi, Zi),主單元為(? y0, Z0)，U，y, z)為目標的位置坐標，目標與第i個副單元的距離為ri; Δ r,代表目標到主單元與第i個副單元之間的
距尚差；則有:
【權利要求】
1.一種用于多點定位系統(tǒng)的實時高精度位置解算方法，其特征在于，多點定位系統(tǒng)的遠端單元由一個主單元和多個副單元組成，所述解算方法包括以下步驟: (1)多點定位系統(tǒng)的中心處理單元將接收到的遠端單元信息存放到緩存，并判斷時間標簽一致性，篩選出有效信息； (2)利用Chan算法對有效信息進行處理，計算出目標定位初值； (3)將目標定位初值代入Taylor級數(shù)展開法，進行遞歸運算，獲取高精度的定位信息； (4)利用自適應Kalman濾波算法對定位信息進行濾波處理,然后將處理后的定位信息上報至顯控系統(tǒng)或指揮系統(tǒng)。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種用于多點定位系統(tǒng)的實時高精度位置解算方法，其特征在于，步驟(1)中所述的判斷時間標簽一致性包括步驟:每隔時間，以主單元接收到信息的時間和內(nèi)容為基準，與其前后At2時間長度內(nèi)其他副單元接收信息內(nèi)容進行比對，若有相同信息內(nèi)容的目標，則作為有效信息用于后續(xù)運算，若無相同信息內(nèi)容的目標，則作為無效信息進行拋棄，每條信息經(jīng)過Δ t3時間后將進行拋棄。
3.根據(jù)權利要求2所述的一種用于多點定位系統(tǒng)的實時高精度位置解算方法，其特征在于，所述的八〖1、八〖2、八〖3三個時間根據(jù)遠端單元實際分布情況進行確定。
4.根據(jù)權利要求3所述的一種用于多點定位系統(tǒng)的實時高精度位置解算方法，其特征在于，所述的Λ t!=ls>A t2=300ms>A t3=3so
5.根據(jù)權利要求1所述的一種用于多點定位系統(tǒng)的實時高精度位置解算方法，其特征在于，所述的步驟(2)包括以下步驟: (21)設副單元的空間位置為(Xi,Yi, Zi),主單元為(Xtl, y0, z0), (X，y, z)為目標的位置坐標，目標與第i個副單元的距離為代表目標到主單元與第i個副單元之間的距尚差；則有
6.根據(jù)權利要求1所述的一種用于多點定位系統(tǒng)的實時高精度位置解算方法，其特征在于，所述的步驟(3)包括以下步驟:運用Taylor級數(shù)展開法對Chan算法獲得的目標定位初值進行遞歸運算，每一次遞歸中通過求解測量誤差最小二乘解來逐步逼近真實位置，直到達到所要求的精度門限；設上一步由Chan算法獲得的目標定位初值Zp為(^，ye, ze),建立多點定位系統(tǒng)遠端第i個副單元的觀測方程:

7.根據(jù)權利要求1所述的一種用于多點定位系統(tǒng)的實時高精度位置解算方法，其特征在于，步驟(4)中所述的自適應Kalman濾波算法為
8.根據(jù)權利要求7所述的一種用于多點定位系統(tǒng)的實時高精度位置解算方法，其特征在于，所述的步驟(4)還包括步驟:在對加速度假設的噪聲進行統(tǒng)計估值時，和式中每項乘以不同的加權系數(shù)，按指數(shù)加權法，選取加權系數(shù)β i使之滿
【文檔編號】G01C21/20GK103925925SQ201410093943
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年3月14日 優(yōu)先權日:2014年3月14日
【發(fā)明者】劉曉偉, 何川, 李 榮, 李海軍 申請人:四川九洲空管科技有限責任公司