双基站飞行器方向标定方法技术

本发明专利技术提供了一种双基站飞行器方向标定方法，步骤为:1：在飞行器航行轨迹垂直的方向左右侧各布置一个基准信号源；2：两基准信号源同时接收北斗授时或铷钟授时秒信号；3：两基准信号源接收到授时秒信号之后向飞行器上的接收机发送M序列伪随机码进行伪码测距，由发送伪随机码的时差算出距离差，得到偏差角度；在飞行器发射初始段内前10～20公里内的误差根据得到的偏差角度来修正；步骤4：进行误差分解，累积偏差量可分解为温度漂移误差、时间漂移误差、指向零值误差，分别测量时间漂移和温度漂移的规律性，将温度漂与时间漂移曲线进行叠加对飞行器20公里后的发射轨迹实时修正。本发明专利技术精度达到纳秒级别，很好的隐蔽效果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及无人飞行器领域，具体地，涉及一种双基站飞行器方向标定方法。
技术介绍
随着信息时代发展，无人飞行器将越来越多的用于社会发展的各方面，如何有效提高无人飞行器的航行精度、降低对信息的依赖程度，是提高无人飞行器复杂环境适应能力、提高无人飞行器智能化的重要方向。 现有很多无人飞行器都采用惯性导航系统组件，建立在惯性原理基础上的惯性导航系统不需要任何外来信息，也不向外辐射任何信息，仅靠惯性导航系统本身就能全天候、在全球范围内自主地、隐蔽地获取飞行器的运动信息；但是惯性导航系统会存在误差(比如时间漂移等)，而且因为惯性导航系统是自主式工作，该误差会累积，从而造成飞行器航行精度的降低。因此，无人飞行器的航行精度可以通过提升惯性导航系统组件精度来实现。 现有技术中，如公开号为102927994A(申请号201210404851.3)的中国专利技术专利，该专利公开了一种斜置冗余捷联惯性导航系统的快速标定方法，包括步骤一：描述斜置RSINS安装失准角，给出标定量测方程。步骤二：设计斜置RSINS标定方案。步骤三：搭建斜置RSINS标定仿真平台，并利用仿真平台验证标定方法的准确性。但该专利技术仅是一种对低精度陀螺仪误差角度的算法，没有实用性且算法复杂，本专利技术中建立了两个基准信号源，对各种精度陀螺仪的误差角度的测量既简单又准确。 又如公开号为103245359A(申请号201310142701.4)的中国专利技术专利，该专利公开了一种惯性导航系统中惯性传感器固定误差实时标定方法，该方法包括以下步骤：首先建立惯性传感器在飞行器动态飞行过程中的固定性误差模型，固定误差包括安装误差和标度因数误差；在传统的IMU随机误差模型及所建立的固定性误差模型的基础上，随后建立包含惯性传感器固定误差在内的滤波状态方程及位置、速度和姿态线性量测方程；最后在飞行器动态飞行过程中对惯性传感器固定性误差进行实时动态标定与校正，获得惯性传感器固定性误差补偿校正后的惯性导航系统导航结果。该专利技术分析固定误差的产生原因，对固定误差进行标定与校正，而本专利技术是对综合误差进行标定与校正，使得校正更精确，且该专利技术的测量使用卫星导航系统，缺乏隐蔽性易受干扰。本专利技术建立两个基准信号源，使用伪码测距使得测量结果既准确又隐蔽。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种双基站飞行器方向标定方法，采用北斗授时和銣钟授时相结合，提高了测量精确度，并有很好的隐蔽效果，同时将误差进行分解使得补偿机制更加完善和精确，从而可以有效提高无人飞行器的航行精度、降低对信息的依赖程度。 为实现以上目的，本专利技术提供一种双基站飞行器方向标定方法，包括如下步骤： 步骤1：在飞行器航行轨迹垂直的方向左右侧各布置一个基准信号源； 步骤2：步骤1中的两基准信号源同时接收北斗授时或铷钟授时秒信号； 步骤3：两基准信号源接收到授时秒信号之后向飞行器上的接收机发送M序列伪随机码进行伪码测距，由发送伪随机码的时差算出距离差，得到偏差角度；在飞行器发射初始段内前10～20公里内的误差修正根据得到的偏差角度来修正； 步骤4：对发射全程累积下的误差量即积累偏差量进行误差分解，该积累偏差量可以分解为温度漂移误差、时间漂移误差、指向零值误差，分别测量时间漂移和温度漂移的规律性，将温度漂移曲线与时间漂移曲线进行叠加对飞行器发射20公里之后的发射轨迹进行实时修正。 优选地，所述步骤1中，具体的：在飞行器航行轨迹接近垂直的方向左右侧各布置一个基准信号源，并将基准信号源的空间坐标位置发射前装入到飞行器的惯导组件中，把基准信号源发射的信号调制成差分信号，当飞行器收到这两个辐射源的信号以后，通过差分解算能判断出在这10公里到20公里的航程当中，惯导组件相对于大地坐标的偏差量。 设第一基准信号源的坐标为(x1,y1,z1)，第二基准信号源的坐标为(x2，y2，z2)，若飞行器飞行了ti小时，飞行了Hi公里时实际到达C点，而理想位置为A点。飞行器与第一基准信号源之间的距离为R1，飞行器与第二基准信号源之间的距离为R2；假设飞行器没有偏差，则飞行器与第一基准信号源之间的距离为R01，而飞行器与第二基准信号源之间的距离为R02； 关于偏差角度θ的计算：由大量数据建模得知，当飞行器飞行了ti小时，飞行了Hi公里时，存在一个第一基准信号源到实际位置C点和第二基准信号源到理想位置A的交叉B点，使得AB＝∣R01-R1∣，BC＝∣R02-R2∣且∠ABC＝90°，根据勾股定理得出： AC = | R 01 - R 1 | 2 + | R 02 - R 2 | 2 - - - ( 1.1 ) , ]]> 又因为AC＝Hi·tanθ(近似值)，(AC≈Hi·θ为弧长公式，又因θ足够小，故θ＝tanθ)可以推出： θ = tan - 1 | R 01 - R 1 | 2 + | R 02 - R 2 | 2 Hi - - - 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双基站飞行器方向标定方法，其特征在于包括如下步骤：步骤1：在飞行器航行轨迹垂直的方向左右侧各布置一个基准信号源；步骤2：步骤1中的两基准信号源同时接收北斗授时或铷钟授时秒信号；步骤3：两基准信号源接收到授时秒信号之后向飞行器上的接收机发送M序列伪随机码进行伪码测距，由发送伪随机码的时差算出距离差，得到偏差角度；在飞行器发射初始段内前10～20公里内的误差根据得到的偏差角度来修正；步骤4：对发射全程累积下的误差量即积累偏差量进行误差分解，该偏差角度分解为温度漂移误差、时间漂移误差、指向零值误差，分别测量时间漂移和温度漂移的规律性，将温度漂移曲线与时间漂移曲线进行叠加对飞行器发射20公里之后的发射轨迹进行实时修正。

【技术特征摘要】
1.一种双基站飞行器方向标定方法，其特征在于包括如下步骤：
步骤1：在飞行器航行轨迹垂直的方向左右侧各布置一个基准信号源；
步骤2：步骤1中的两基准信号源同时接收北斗授时或铷钟授时秒信号；
步骤3：两基准信号源接收到授时秒信号之后向飞行器上的接收机发送M序列
伪随机码进行伪码测距，由发送伪随机码的时差算出距离差，得到偏差角度；在飞
行器发射初始段内前10～20公里内的误差根据得到的偏差角度来修正；
步骤4：对发射全程累积下的误差量即积累偏差量进行误差分解，该偏差角度
分解为温度漂移误差、时间漂移误差、指向零值误差，分别测量时间漂移和温度漂
移的规律性，将温度漂移曲线与时间漂移曲线进行叠加对飞行器发射20公里之后
的发射轨迹进行实时修正。
2.根据权利要求1所述的一种双基站飞行器方向标定方法，其特征在于，所述
步骤1中，为确保其初始段内的精准飞行，需要对偏差角度进行补偿，具体的：
设两个基准信号源，第一基准信号源的坐标为(x1,y1,z1)，第二基准信号源的坐标
为(x2，y2，z2)，若飞行器飞行了ti小时，飞行了Hi公里时实际到达C点，而理想位
置为A点；飞行器与第一基准信号源之间的实际距离为R1，与第二基准信号源之间的
实际距离为R2；飞行器与第一基准信号源之间的理想距离为R01，与第二基准信号源
之间的理想距离为R02；
偏差角度θ的计算：由大量数据建模得知，存在一个第一基准信号源到实际位置C
点和第二基准信号源到理想位置A的交叉B点，使得AB＝∣R01-R1∣，BC＝∣R02-R2∣
且∠ABC＝90°，根据勾股定理得出：
AC = | R 01 - R 1 | 2 + | R 02 - R 2 | 2 ]]> 又因为AC＝Hi·tanθ得到偏差角度θ：
θ = tan - 1 | R 01 - R 1 | 2 + | R 02 - R 2 | 2 Hi . ]]> 3.根据权利要求1所述的一种双基站飞行器方向标定方法，其特征在于，所述步
骤2，具体的：基准信号源同时接收北斗授时或铷钟授时，即同时收到秒信号，以信
号源收到秒信号为起点，向飞行轨道发送已存储好的一串m序列伪随机码，从第一基准
信号源到无人飞行器的发送时间为t1，从第二基准信号源到无人飞行器的发送时间为

\tt2，比较t1，t2的大小，较大的则离飞行/发射轨道较远，则第一基准信号源、第二基准
信号源到无人飞行器的距离差为：|t2-t1|·c，式中c为光速。
4.根据权利要求1所述的一种双基站飞行器方向标定方法，其特征在于，所述步
骤3中，具体的：采用伪码测距，使恢复出来的伪随机码同步跟踪接受信号，通过比
较器确定收发两个伪随机码的相位差即时延差，即得目标距离R为：
...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛海中，张焕芹，
申请(专利权)人：上海融军科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31