一种罗兰定位解算算法制造技术

本发明专利技术提供了一种罗兰定位解算算法，将测量到的主副台之间的时间差，乘以光在空气中传播的速度并除以地球长半轴长度转换为主副台之间的距离差(弧度值)采用改进嵌套系数法或者改进大椭圆法计算概位到主副台之间的大地线距离差ξ

【技术实现步骤摘要】
一种罗兰定位解算算法


[0001]本专利技术属于无线电导航领域，涉及一种罗兰定位解算算法。

技术介绍

[0002]罗兰定位解算算法一般来讲分为两大步骤，第一步：计算接收机的大概位置，简称概位。计算概位时，方便起见，将地球面投影到对应的辅助圆球面进行计算，计算得到的接收机概位用球面坐标表示为；第二步：迭代接收机的概位，迭代收敛得到接收机的准确位置。在计算概位的方法无法继续优化的情况下，选择优化概位的迭代算法以提高罗兰定位解算的精度。在概位迭代过程中，现有文献大多采用Andoyer
‑
Lambert公式计算大地线距离。Andoyer
‑
Lambert公式本身结构紧凑，格式对称，实时计算速度快，但是计算精度远小于改进嵌套系数法和改进大椭圆法。
[0003]因此，本专利技术方法在概位迭代过程中，计算大地线距离时将不再采用Andoyer
‑
Lambert公式，改为采用改进嵌套系数法和改进大椭圆法。改进后的罗兰定位解算算法的定位精度得到极大提高，并且改进的罗兰定位解算算法实时计算速度快，可以广泛应用。

技术实现思路

[0004]本专利技术目的在于提供了一种罗兰定位解算算法，能进行高精度定位解算，计算速度较快，计算精度较高，能够广泛的应用于无线电导航领域。
[0005]为实现上述目的本专利技术采用如下技术方案：
[0006]该罗兰定位解算算法，包括以下步骤：
[0007]S1：输入参数及接收机概位的大地坐标(B
k
>,L
k
)；
[0008]S2：采用改进嵌套系数法或改进大椭圆法计算更新概位到各台站的大地线距离γ
i
；
[0009]S3：采用球面三角形的正余弦定理计算更新概位到各台站的球面方位角A
i
的正余弦值sinA
i
和cosA
i
；
[0010]S4：计算更新主副台之间的大地线距离差ξ
i
；
[0011]S5：计算更新球面经纬度修正项和Δλ的相关系数U
i
和V
i
；
[0012]S6：计算更新由时间差得到的主副台之间的大地线距离差与由概位得到的主副台之间的大地线距离差ξ
i
的差值
[0013]S7：采用最小二乘算法计算更新球面纬度修正项和球面经度修正项Δλ，并判断和Δλ是否达到预设值，若达到预设值，则执行步骤8，否则，返回步骤2；
[0014]S8：计算得到的接收机球面概位坐标即为接收机的球面坐标
[0015]进一步地，上述的罗兰定位解算算法，其特征在于，所述步骤S1具体是：
[0016]所述输入参数包括：主副台之间的传播时间差ΔT
i
，参与罗兰定位解算的台站的大地坐标(B
i
,L
i
)，以及接收机概位的大地坐标(B
k
,L
k
)；
[0017]将台站和接收机概位的大地坐标转换为对应的球面坐标，台站的球面坐标表示为接收机概位的球面坐标表示为
[0018]大地坐标(B
i
,L
i
)与球面坐标的转换公式为：
[0019][0020]λ
i
＝L
i
[0021]其中，f是地球扁率，a是地球长半轴长度，b是地球短半轴长度，f＝1
‑
b/a。
[0022]进一步地，上述步骤S2中计算更新概位如下：
[0023][0024]λ
k+1
＝λ
k
+Δλ
[0025]其中，表示第k+1次迭代后概位的球面纬度，表示第k次后概位的球面纬度，同理，λ
k+1
和λ
k
也分别表示第k+1次和第k次迭代后概位的球面经度，表示球面纬度修正项，Δλ表示球面经度修正项，首次迭代时，取Δλ＝0。
[0026]进一步地，上述步骤S2中改进嵌套系数法具体是：
[0027]S201：通过迭代计算大地经差改正项Δw，计算概位、台站两点在辅助圆球面上的球面经差Δλ；概位和台站的大地坐标分别为(B
k
,L
k
)和(B
i
,L
i
)；
[0028]则球面经差Δλ和大地经差ΔL的关系为：
[0029]Δλ＝ΔL+Δw
[0030]ΔL＝L
i
‑
L
k
[0031]首次迭代时，取Δw＝0；若计Δλ和ΔL的取值不在[
‑
π,π]内，对Δλ和ΔL的值加减2π，进行规范化处理，使得Δλ和ΔL取值处在规范区间内；
[0032]S202：计算概位到台站的球面角距σ
i
：
[0033][0034]S203：计算过概位、台站两点的大地线临界点的球面纬度
[0035][0036]S204：计算概位、台站两点的大地线中心角距
[0037][0038]S205：计算大地经差改正项Δw：
[0039][0040]K3＝V[1+f+f2‑
V(3+7f
‑
13V)][0041][0042][0043]若大地经差改正项Δw未达到预设值，则返回执行步骤S202，若是达到预设值，则执行步骤S206；
[0044]S206：计算概位、台站两点间的大地线距离γ
i
：
[0045][0046]K1＝1+t{1
‑
t[3
‑
t(5
‑
11t)]/4}
[0047]K2＝t{1
‑
t[2
‑
t(37
‑
94t)/8]}
[0048][0049]γ
i
＝K1b(σ
i
‑
Δσ
i
)
[0050]其中，e是地球第一偏心率，a是地球长半轴长度，
[0051]进一步地，上述步骤S2中改进大椭圆法具体是：
[0052]S201：计算概位和台站的地心纬度φ
k
，φ
i
：
[0053][0054][0055]S202：计算概位、台站两点的球面方位角A
k
，A
i
：
[0056][0057][0058]其中，ΔL＝L
i
‑
L
k
；A是指球面方位角：
[0059][0060][0061]S203：计算概位、台站两点在截面椭圆中的地心纬度θ
k
，θ
i
：
[0062]解球面直角三角形可得：
[0063][0064][0065]S204：计算截面椭圆的短半轴b
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种罗兰定位解算算法，其特征在于，包括以下步骤：S1：输入参数及接收机概位的大地坐标(B
k
,L
k
)；S2：采用改进嵌套系数法或改进大椭圆法计算更新概位到各台站的大地线距离γ
i
；S3：采用球面三角形的正余弦定理计算更新概位到各台站的球面方位角A
i
的正余弦值sinA
i
和cosA
i
；S4：计算更新主副台之间的大地线距离差ξ
i
；S5：计算更新球面经纬度修正项和Δλ的相关系数U
i
和V
i
；S6：计算更新由时间差得到的主副台之间的大地线距离差与由概位得到的主副台之间的大地线距离差ξ
i
的差值S7：采用最小二乘算法计算更新球面纬度修正项和球面经度修正项Δλ，并判断和Δλ是否达到预设值，若达到预设值，则执行步骤8，否则，返回步骤2；S8：计算得到的接收机球面概位坐标即为接收机的球面坐标2.根据权利要求1所述的罗兰定位解算算法，其特征在于，所述步骤S1具体是：所述输入参数包括：主副台之间的传播时间差ΔT
i
，参与罗兰定位解算的台站的大地坐标(B
i
,L
i
)，以及接收机概位的大地坐标(B
k
,L
k
)；将台站和接收机概位的大地坐标转换为对应的球面坐标，台站的球面坐标表示为接收机概位的球面坐标表示为大地坐标(B
i
,L
i
)与球面坐标的转换公式为：λ
i
＝L
i
其中，f是地球扁率，a是地球长半轴长度，b是地球短半轴长度，f＝1
‑
b/a。3.根据权利要求2所述的罗兰定位解算算法，其特征在于，所述步骤S2中计算更新概位如下：λ
k+1
＝λ
k
+Δλ其中，表示第k+1次迭代后概位的球面纬度，表示第k次后概位的球面纬度，同理，λ
k+1
和λ
k
也分别表示第k+1次和第k次迭代后概位的球面经度，表示球面纬度修正项，Δλ表示球面经度修正项，首次迭代时，取Δλ＝0。4.根据权利要求3所述的罗兰定位解算算法，其特征在于，所述步骤S2中改进嵌套系数法具体是：S201：通过迭代计算大地经差改正项Δw，计算概位、台站两点在辅助圆球面上的球面经差Δλ；概位和台站的大地坐标分别为(B
k
,L
k
)和(B
i
,L
i
)；则球面经差Δλ和大地经差ΔL的关系为：
Δλ＝ΔL+ΔwΔL＝L
i
‑
L
k
首次迭代时，取Δw＝0；若计Δλ和ΔL的取值不在[
‑
π,π]内，对Δλ和ΔL的值加减2π，进行规范化处理，使得Δλ和ΔL取值处在规范区间内；S202：计算概位到台站的球面角距σ
i
：S203：计算过概位、台站两点的大地线临界点的球面纬度的球面纬度S204：计算概位、台站两点的大地线中心角距S204：计算概位、台站两点的大地线中心角距S205：计算大地经差改正项Δw：K3＝V[1+f+f2‑
V(3+7f
‑
13V)]13V)]若大地经差改正项Δw未达到预设值，则返回执行步骤S202，若是达到预设值，则执行步骤S206；S206：计算概位、台站两点间的大地线距离γ
i
：K1＝1+t{1
‑
t[3
‑
t(5
‑
11t)]/4}K2＝t{1
‑
t[2
‑
t(37
‑
94t)/8]}γ
i
＝K1b(σ
i
‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘江凡，张碧瑶，席晓莉，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：