[发明专利]一种多点定位系统接收站位置误差校正方法

说明书

本发明公开了一种多点定位系统接收站位置误差校正方法，其方法为(1)坐标系建立；(2)函数设计；(3)优化方法设计。本发明降低了民航多点定位系统初始安装测试的工作量，不需要全站仪等高精度测量设备逐个测量接收站天线的位置信息，大幅降低了安装的工作量；接收站投入运行以后，如果个别接收站需要变动位置，则只需要获取变动后位置的GPS坐标，并通过软件算法确定接收站新的位置坐标，降低了维护的工作量。整个系统工作一段时间后，可以利用信标快速对系统运行过程中累计的位置误差等各类误差进行在线校正，使系统定位精度在运行过程中得到保证。

技术领域

本发明涉及民航空中交通管制技术领域，尤其是一种多点定位系统接收站位置误差校正方法。

背景技术

航空运输市场迅猛发展，航空运输量的快速增长对空域和机场的使用提出更高的要求。高密度交通流量对空域的需求与可供使用空域资源不足的矛盾日益突出。民航多点定位系统(Multilateration，缩写为MLAT)可以提供高精度、高覆盖、高数据率的监视服务，满足空中交通服务对机场场面监视的需求，确保航空运输安全，提高空域容量和航空器运行效率。MLAT系统利用多个接收站，接收民航飞行器发射的1090MHz应答信号，通过测量信号到达各接收站的时间，根据多个接收站之间到达时间差(TDOA)完成对民航飞行器的定位。

用于机场场面监视的MLAT系统对定位精度的要求很高，接收站站址位置误差将直接影响到定位精度。通常，接收站站址位置是在初始安装过程中，通过全站仪测试得到，全站仪对于站址位置的测量精度可以达到毫米量级，满足使用要求。当机场规模较大时，接收站数量会比较多，使实时动态测量定位(Real-time kinematic，缩写为RTK)进行测试工作量会非常大。另外在系统运行过程中，如果有个别接收站位置发生变化，就需要重新测试接收站站址位置，会影响到系统的正常运行。

因此，对于上述问题有必要提出一种多点定位系统接收站位置误差校正方法。

发明内容

本发明目的是克服了现有技术中的不足，提供了一种多点定位系统接收站位置误差校正方法，简单有效的，降低MLAT系统安装时的站址位置测量工作量，提高MLAT系统运行维护效率。

为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现：

一种多点定位系统接收站位置误差校正方法，其方法为(1)坐标系建立；(2)函数设计；(3)优化方法设计；其中优化方法设计的步骤为：

步骤一：利用RTK设备精确的测量5个信标的位置，位置测量的标准方差为σ＝0.1m；

步骤二：利用GPS接收机对所有的接收站位置进行粗测量，位置测量的标准方差σ＝50m；

步骤三：将接收站以4个为一组，假设机场布置20个接收站点，则共分5组；针对每一组，4个接收站共有12个未知坐标变量；

步骤四：基于最小代价函数的多变量依次寻优；

步骤五：对步骤四再进行变步长迭代优化；

步骤六：对其余各组接收站，按照步骤四、五进行优化，同样可获得到相应接收站的精确位置；

所述函数设计设接收站站点数为M，第m个站点坐标为{x_rm,y_rm,z_rm}；信标位置数为K，第k个信标位置坐标为{x_k,y_k,z_k}，定义如下代价函数：

其中，τ_m,1,k为第m个接收站与第1个接收站收到第k个信标信号的时间差，显然，公式(1)具有单极值性，为最优化搜索接收站位置提供了依据。