《电子技术应用》
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不稳定气流影响下多卫星抗干扰混合定位方法的研究
电子技术应用
俞家融1,沈超1,刘星晔1,林俊杰1,杨静泊1,徐晓伟1,郑越峰2
1.国网江苏省电力有限公司无锡供电分公司; 2.国网思极位置服务有限公司
摘要: 不稳定的气流会导致信号传播路径的扭曲和延迟变化,从而导致接收到的卫星信号的延迟和失真。这将导致定位系统的测距和寻向误差增大,影响定位结果的精度和准确性。因此,提出了一种新型的在不稳定气流影响下的多卫星抗干扰混合定位方法。对高空不稳定湍流数据进行预处理,快速验证湍流数据的真实性。基于动量守恒定律构建流场描述方程。通过运用载波相位观测和卫星天线相位中心坐标建立多卫星运动方程,并构建抗干扰混合定位模型。引入全球导航卫星系统(GNSS)技术,利用多颗卫星的信号来计算接收器的位置、速度和时间,从而解决多卫星混合抗干扰模型。实验结果表明,对于静态目标,该研究方法在目标方向N(北)、S(南)和E(东)的定位偏差较小;采用近地卫星、中等高度卫星和地球同步卫星混合定位时,定位误差的均方值始终低于0.002 cm。对于动态目标,该方法不受杂波干扰,能够稳定地定位目标。此外,所提出的方法具有更低的定位延迟和更高的定位效率。
中图分类号:TN96 文献标志码:A DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.245424
中文引用格式: 俞家融,沈超,刘星晔,等. 不稳定气流影响下多卫星抗干扰混合定位方法的研究[J]. 电子技术应用,2024,50(12):117-124.
英文引用格式: Yu Jiarong,Shen Chao,Liu Xingye,et al. Research on multi-satellite anti-interference hybrid positioning method under the influence of unstable airflow[J]. Application of Electronic Technique,2024,50(12):117-124.
Research on multi-satellite anti-interference hybrid positioning method under the influence of unstable airflow
Yu Jiarong1,Shen Chao1,Liu Xingye1,Lin Junjie1,Yang Jingbo1,Xu Xiaowei1,Zheng Yuefeng2
1.State Grid Wuxi Power Supply Company; 2.State Grid Siji Location Service Co., Ltd ,
Abstract: The unsteady airflow will cause the distortion and delay change of the signal propagation path, resulting in the delay and distortion of the received satellite signal. This will lead to increased ranging and direction finding errors in the positioning system, which will affect the precision and accuracy of the positioning results. Therefore, a new multi-satellite anti-interference hybrid positioning method under the influence of unstable airflow is studied. Preprocess the unstable turbulence data at high altitude, and verify the turbulence data authenticity quickly. The flow field description equation is constructed based on the momentum conservation theorem. The multi-satellite motion equation is established by using the carrier phase observations and satellite antenna phase center coordinates, and the anti-interference hybrid positioning model is constructed. Global Navigation Satellite System (GNSS) technology is introduced to solve the multi-satellite hybrid anti-interference model by using the signals of multiple satellites to calculate the receiver's position, speed and time. The experimental results show that, for static targets, the research method has a small deviation in the positioning of the target N, S and E. When using the mixed positioning of near-earth satellite, medium altitude satellite and geosynchronous satellite, the mean square value of positioning error is always lower than 0.002 cm. For the dynamic target, the method is not disturbed by clutter, and the target is stably located. Moreover, the proposed method has lower localization delay and higher localization efficiency.
Key words : unstable air flow;satellite hybrid positioning;data verification;turbulence equation;multi-satellite motion equation

引言

卫星定位技术已成为现代社会不可或缺的一部分[1],一些学者还使用知识图谱[2]来研究卫星故障诊断和信息分析。卫星定位技术的研究起源于20世纪60年代美国军方的GPS系统。随着技术的不断发展和广泛应用,卫星定位技术也得到了快速发展。卫星导航系统可以帮助人们更轻松地旅行,减少交通领域的交通拥堵和事故率。卫星定位技术可以帮助农业领域的农民进行精准施肥、定向喷洒、提高作物产量和质量。卫星定位技术可以帮助气象预报员更准确地预测天气状况,提高气象领域的灾害预警和应对能力。卫星定位技术可以帮助矿产资源的勘探和利用,提高资源勘探领域的资源利用效率。

国内外对卫星定位技术的研究取得了很大进展。中国自主研发的北斗卫星系统已开始为全球提供服务,其精度和稳定性都有了很大提高。国内科研机构也在加强卫星定位技术的研究,例如利用多普勒效应提高卫星定位精度[3]。GPS系统一直是国外卫星定位技术的领导者。美国政府也在不断更新和升级GPS系统,以提高其精度和可靠性。同时,欧洲、俄罗斯等国家也在积极发展自己的卫星定位系统,以满足自己的需求。目前,国内研究人员在卫星定位方面取得了一些典型的研究成果。例如,Zhao等人[4]提出了一种基于北斗三号导航系统的卫星定位技术。得出的结论是,采集算法采用了基于北斗三号系统传输链路接收阈值理论分析的四次非相参累积,可以使获取灵敏度达到-130 dBm,并实现定位时间少于5 min的综合最优结果。然后,以低轨道太阳同步轨道卫星为例,使用STK建模来模拟整个轨道周期。沈等人[5]优化了遍历抗误差卡尔曼滤波算法,以提高伪卫星的室内定位精度。该算法可在给定范围内自主搜索和比较,获得最适合测量环境的算法阈值,以确保算法模型中阈值的最优性,并提高最终优化结果的精度。然而,上述方法只考虑了单颗卫星的定位问题,忽略了多颗卫星的并行应用。此外,由于单颗卫星无法实时抗干扰,该方法的应用仅对单颗卫星有明显的意义[6]。因此,随着卫星导航系统的发展,多卫星抗干扰混合定位方法已成为卫星定位领域的研究热点[7]。然而,不稳定的气流对卫星信号的传输和接收有很大影响,降低了多卫星抗干扰混合定位方法的精度和可靠性。因此,本文提出了一种在不稳定气流影响下的多卫星抗干扰混合定位方法。


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作者信息:

俞家融1,沈超1,刘星晔1,林俊杰1,杨静泊1,徐晓伟1,郑越峰2

(1.国网江苏省电力有限公司无锡供电分公司,江苏 无锡 214000; 

2.国网思极位置服务有限公司,北京 102200)


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