[发明专利]一种基于现场指挥中心的单兵快速定位方法

权利要求书

1.一种基于现场指挥中心的单兵快速定位方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)将北斗/GPS模块和惯性导航模块集成于一体，并将北斗/GPS位置导航数据和惯性导航数据实时传送给作战现场指挥中心平台软件；

2)建立以现场指挥中心为原点、正北方向为X轴的正交空间三维坐标系，称之为地理坐标系OXYZ，现场指挥中心PC端软件接收步骤1)发送的数据信息，进行解析并编组；

3)计算在有北斗/GPS信号下单兵在地理坐标系OXYZ下的坐标值；

4)计算惯性导航坐标系至现场指挥中心地理坐标系OXYZ的转换关系；

5)根据步骤4)求取的坐标转换关系，将惯导传输的坐标数据转换到OXYZ坐标系下，并绘制在指挥平台的三维显示软件中。

2.根据权利要求1所述的一种基于现场指挥中心的单兵快速定位方法，其特征在于：所述步骤4)中计算惯性导航坐标系至现场指挥中心地理坐标系OXYZ的转换关系具体方法为：

单兵在1至n位置北斗/GPS坐标相对于指挥中心坐标系的坐标值：J_i′(x_i,y_i,z_i)，对应的惯性导航坐标值为G_i(dx_i,dy_i,dz_i)(i＝1,...,n)。假设惯导坐标系分别绕X、Y、Z轴旋转α、β、γ角度，平移Δx、Δy、Δz之后与现场指挥中心坐标系重合，则有下式成立：

上式中，R是空间旋转矩阵：

T是空间平移矩阵：

T＝[Δx Δy Δz]^T

惯性导航坐标系至指挥中心坐标系的转换参数即R和T，共有6个参数，记做X＝[α β γΔx Δy Δz]，由此建立非线性方程组：

为求得最佳近似解，利用最小二乘法建立目标函数：

将上式简写为：

上述公式中的含义如下：

利用牛顿迭代法，求目标函数F(X)的最小值，迭代公式为：

最后求得惯导标系至现场指挥中心坐标系之间的转换参数R和T。

3.根据权利要求1所述的一种基于现场指挥中心的单兵快速定位方法，其特征在于：所述步骤1)中北斗/GPS位置导航数据和惯性导航数据分别包括实时获取的经纬度n、e和高度h、λ(λ是北斗/GPS信号强度)和相对于惯性导航坐标系的坐标[dx dy dz]数据信息。

4.根据权利要求3所述的一种基于现场指挥中心的单兵快速定位方法，其特征在于：所述步骤2)在解析经纬度值时，舍去北斗/GPS信号强度λ小于0.9的数据，记剩下的值分别为J_i(n_i,e_i,h_i)(i＝1,2,...n)，记惯性导航相对坐标数据为G_i(dx_i,dy_i,dz_i)(i＝1,...,m)，其中在有北斗/GPS信号时，经纬度值和相对坐标值下i标相同时，表示两者位于同一实际位置。

5.根据权利要求1所述的一种基于现场指挥中心的单兵快速定位方法，其特征在于：所述步骤3)的具体算法为：在某一时刻i，单兵北斗/GPS坐标为J_i(n_i,e_i,h_i)，根据球面距离计算公式，求的其在OXYZ坐标系下的坐标J_i′(x_i,y_i,z_i)值为：

上式中D为地球直径，单位为m。