一种利用被动测向的惯导定位误差抑制方法

技术领域

本发明属于惯导相对定位与无线电定位技术领域，具体涉及一种利用被动测向的惯导定位误差抑制方法。

背景技术

在惯导定位技术领域，配置惯导定位模块的节点从一个已知坐标的初始位置出发，根据测得的节点航向角和速度推算出节点下一时刻的位置，从而不断更新节点的当前位置。由于不依赖外部的基础定位设施，也不向外部辐射能量，惯导定位是一种隐蔽性好、受外界电磁干扰影响小的自主定位技术，可全天候、全时间工作于空中、地面乃至水下，并且位置更新率高、短期精度和稳定性好。但是，由于惯导定位采用积分方式的定位数据处理，定位误差会随着节点运动的路径长度的增加而增大，因此长时间的定位精度较差。

在被动测向技术领域，配置信号接收机的节点利用信号接收机接收一个辐射源发射的无线电信号，可以对接收到的无线电信号进行被动测向处理，从而确定辐射源的来波方向。但是，由于节点与辐射源之间没有时间同步，节点难以利用接收到的无线电信号确定节点与辐射源之间的距离，导致配置信号接收机的节点难以利用被动测向确定节点的位置。虽然，利用多个辐射源的被动测向或者节点在运动过程中的多次被动测向可进行单个节点的定位，但是节点定位精度受到多个辐射源分布、运动速度、加速度等因素的影响。

在实际应用中，节点可以同时配置惯导定位模块和信号接收机，并从初始位置出发，按照时间的先后顺序，一方面利用惯导定位模块确定相邻位置变化矢量，从而确定不同位置的相对直角坐标；另一方面，利用信号接收机在不同的位置接收一个位置已知的辐射源发射的无线电信号，对接收到的无线电信号进行被动测向处理，从而确定辐射源的来波方向。为此，需要进一步解决利用被动测向抑制惯导定位误差的问题。

发明内容

针对上述问题，本发明提出了一种利用被动测向的惯导定位误差抑制方法。配置惯导定位模块和信号接收机的节点从初始位置出发，按照时间的先后顺序，首先利用惯导定位模块确定相邻位置变化矢量；再在初始位置和M个不同位置，对信号接收机接收到的信号进行被动测向处理，确定辐射源的来波方向；接着确定节点在M个不同位置的相对直角坐标、方向矩阵和测量向量；最后由方向矩阵和测量向量，确定节点当前位置的直角坐标，从而替代惯导定位模块确定的当前相对直角坐标，达到抑制惯导累积误差的目的。

本发明的技术方案是：

一种利用被动测向的惯导定位误差抑制方法，设置一个配置惯导定位模块和信号接收机的节点，辐射源位置的直角坐标为(α,β)，节点从初始位置出发，按照时间的先后顺序，进行相邻位置变化矢量测量的位置点个数为M，对信号接收机接收到的信号进行被动测向处理的位置点个数为M+1；具体步骤为：

S1、节点从初始位置出发，按照时间的先后顺序，在M个不同位置，利用惯导定位模块确定相邻位置变化矢量的横纵坐标分别为Δx

S2、由节点在M个不同位置利用惯导定位模块确定的相对位置变化矢量横纵坐标，确定节点在M个不同位置的相对直角坐标分别为：

其中，m＝1,2,…,M；

S3、由节点在初始位置和M个不同位置确定的辐射源的来波方向，确定方向矩阵为：

S4、由节点在初始位置和M个不同位置确定的辐射源的来波方向、节点在M个不同位置的相对直角坐标、辐射源位置的直角坐标，确定测量向量q为：

S5、由方向矩阵Q和测量向量q，确定节点当前位置的直角坐标为：

在惯导定位过程中，定位误差会随着节点运动的路径长度的增加而增大，导致长时间的定位精度较差。

本发明的有益效果是：本发明提出的一种利用被动测向的惯导定位误差抑制方法，利用配置惯导定位模块和信号接收机的节点，通过对节点所在区域内的位置已知的辐射源发射的无线电信号进行被动测向，由节点在初始位置和2个以上的不同位置确定的辐射源的来波方向、相对直角坐标、辐射源位置的直角坐标确定节点当前位置的直角坐标，达到了抑制惯导定位误差的目的。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明的实用性进行说明。

实施例

设置一个配置惯导定位模块和信号接收机的节点，辐射源位置的直角坐标为(100,200)米，节点从初始位置出发，按照时间的先后顺序，进行相邻位置变化矢量测量的位置点个数为30，对信号接收机接收到的信号进行被动测向处理的位置点个数为31。

在本例中，节点的初始位置为坐标原点，节点从初始位置出发，在运动过程中，按照时间的先后顺序，利用惯导定位模块进行相邻位置变化矢量横纵坐标测量，相邻位置变化矢量横纵坐标均设置成均值为20米、标准差为1米的高斯分布随机变量。

在惯导定位模块的相对距离误差为0.5％，角度测量误差为0.1度的情况下，进行3000次蒙特卡罗仿真实验。在仅利用惯导定位模块进行定位的情况下，节点在第10、20、30个位置的惯导定位的标准差分别累积到了1.4836米、2.8973米、4.3237米，而利用本发明的一种利用被动测向的惯导定位误差抑制方法，第10、20、30个位置的定位标准差分别为0.2972米、0.4161米、0.6055米，分别改善了79.96％、85.64％、85.99％。可见，本发明的一种利用被动测向的惯导定位误差抑制方法，达到了利用所在区域内的位置已知的辐射源发射的无线电信号进行被动测向抑制惯导定位误差的目的。