[发明专利]一种基于信号时延特征时空分布的定位方法

说明书

本发明提供一种基于信号时延特征的时空分布定位方法，具体过程为：(一)提取时空分布模型建模变量，所述变量包括：监测基准站编号、监测基准站精确位置坐标、信号到达各监测基准站的相对时延估计及所接收信号的对应信号源端；(二)信号时延特征时空分布模型构建，选取4个基准站，根据从基准站相对于主基准站之间的相对时延估计，利用信号时延特征时空分布模型计算出信号源的精确位置；(三)筛选出与用户终端周边距离较近的多个监测基准站，选取信号源至少3个，利用3个信号源的精确位置信息，结合筛选出的多个监测基准站的位置信息，根据时空分布模型计算用户终端的位置。本发明定位需求简单，运行复杂度及成本低。

技术领域

本发明属于无线电导航通信技术领域，具体涉及一种基于随机/机会信号时延特征时空分布的定位方法。

背景技术

北斗卫星导航系统是我国目前及未来一段时期内主用导航系统，但与GPS、Galileo、GLONASS等国外卫星导航系统类似，星座/信号透明公开，战时易受敌方反卫武器攻击，抗打击/摧毁能力弱；星上资源短缺导致信号落地功率微弱(脆弱性)，对地形遮挡/物理阻隔敏感，导致服务存在“阴影区”，特别地，无法有效对抗战时敌方电磁干扰，在未来强电磁对抗和远程精确物理打击的战争模式下，难以满足我军战略装备导航定位需求。

为解决卫星导航系统固有弱点制约，保障GNSS拒止环境下的高精度军事PNT能力，美国国防高级研究计划局(DARPA)于2010年推出“全源导航(All Sources Position andNavigation,ASPN)”系统，欧盟紧随其后推出“随机信号导航(NAVigation via Signals ofOPportunity,NAVSOP)”系统，我国PNT体系建设也将“多源融合导航”定为重要研究方向，致力于随机/机会信号利用性研究，建设不依赖GPS、Galileo、Beidou等卫星导航系统的功能替代系统。

传统卫星导航系统，必须在时空基准统一的前提下，利用无线电信号收发时间差实现基本测距，再基于“多球交汇”模型实现定位导航功能。然而，ASPN、NAVSOP、多源融合导航等随机/机会信号利用系统，由于信号源端各异，存在时空基准差异，导致各信号/信息源有机融合难度大，实际系统可用性低。因此，随机/机会信号定位导航系统在不依赖源端时空基准统一的前提下，需要另择测距观测量，构建终端时空基准一致的定位导航模型，保证定位导航精度及性能。

发明内容

有鉴于此，本发明为弥补随机/机会信号源时空基准不统一，信号/信息融合度差等缺陷，解决GNSS拒止情况下复杂场景(物理遮挡、电磁干扰、军事打击/对抗等)局域/热点应急导航定位服务需求，提出了一种基于信号时延特征的时空分布定位方法。

实现本发明的技术方案如下

一种基于信号时延特征的时空分布定位方法，该方法所适用的系统包括由多个监测基准站组成的地面基准网络，具体过程为：

(一)建模变量预处理及分类映射存储

收集地面基准网络各监测基准站所接收信号中频数据，利用匹配滤波器对中频信号进行比对处理，获取信号到达各基准站的相对时延估计；

提取时空分布模型建模变量，所述变量包括：监测基准站编号、监测基准站精确位置坐标、信号到达各监测基准站的相对时延估计及所接收信号的对应信号源端，对提取出的变量进行分类映射存储；

(二)信号时延特征时空分布模型构建

构建信号时延特征时空分布模型，如式(1)所示：

其中，表示编号分别为i、j的监测基准站位置坐标，为监测基准站所侦听到的编号为i的信号源端位置坐标，为信号源S_i下行信号到达编号为i的监测基准站与信号到达编号为j的监测基准站的相对时延差；