本发明涉及导航定位领域,尤其涉及一种协同探测网络几何精度因子计算方法及系统。
背景技术:
1、全球定位导航卫星系统已经广泛应用于军事、民用的众多领域,几何精度因子(geometric dilution of precision,gdop)是评估卫星定位系统定位性能的基本指标,未来将在协同探测网络、协同导航系统构型优化等方面发挥更广泛更重要的作用。
2、协同探测网络中的每个有效节点都可以独立探测目标信号源发射信号的到达时刻,探测网络的所有组成节点都经过精确的对时和校准,基于有效节点测量得到的伪距和节点自身已知的空间位置坐标,即可解算得到被测目标的空间位置。
3、传统的gdop计算方法中存在一些复杂运算和无效运算,耗费了宝贵的计算资源,难以满足接收机实时解算、连续定位的要求。
4、针对现有技术中的上述问题,目前还没有一个有效的通用解决方法。
技术实现思路
1、为解决上述问题,本发明提供一种协同探测网络几何精度因子计算方法及系统,通过对四元定位系统与多元定位系统进行分类计算,且在计算过程中通过构建观测矩阵计算子式,并通过子式计算各系统的几何精度因子,从而实时、快速计算出几何精度因子,以解决现有技术中几何精度因子计算速度慢,实时性差的问题。
2、为达到上述目的,本发明提供了一种协同探测网络几何精度因子计算方法,包括:s1、获取被测目标的空间位置坐标(z,y,z)及探测网络节点的位置坐标(xi,yi,zi),其中,i为探测阵元数量;s2、根据所述探测阵元数量将系统分为四元定位系统及多于四元的多元定位系统;s3、对于四元定位系统,根据所述被测目标的空间位置坐标(x,y,z)及四元定位系统中的探测网络节点的位置坐标(xi,yi,zi),构建第一观测矩阵j:
3、
4、对于多元定位系统,根据所述被测目标的空间位置坐标(x,y,z)及多元探测系统中的探测网络节点的位置坐标(xi,yi,zi)构建第二观测矩阵a:
5、
6、其中,
7、s4、对于四元定位系统,根据所述第一观测矩阵j分别构建偏微分式jxi,jyi,jzi;对于多元定位系统,根据所述第二观测矩阵a分别构建代数余子式a11,a22,a33;s5、对于四元定位系统,根据偏微分式jxi,jyi,jzi计算得到几何精度因子;对于多元定位系统,根据所述代数余子式a11,a22,a33计算得到几何精度因子。
8、进一步可选的,所述偏微分式jxi,jyi,jzi根据下式计算得到:
9、
10、
11、进一步可选的,所述代数余子式a11,a22,a33表示为:
12、
13、进一步可选的,所述根据偏微分式jxi,jyi,jzi计算得到几何精度因子,通过下式计算:
14、
15、进一步可选的,所述根据所述代数余子式a11,a22,a33计算得到几何精度因子,通过下式计算:
16、
17、另一方面,本发明还提供了一种协同探测网络几何精度因子计算系统,包括:数据获取模块,用于获取被测目标的空间位置坐标(x,y,z)及探测网络节点的位置坐标(xi,yi,zi),其中,ι为探测阵元数量;分类模块,用于根据所述探测阵元数量将系统分为四元定位系统及多于四元的多元定位系统;观测矩阵构建模块,用于对于四元定位系统,根据所述被测目标的空间位置坐标(x,y,z)及四元定位系统中的探测网络节点的位置坐标(xi,yi,zi),构建第一观测矩阵j:
18、
19、对于多元定位系统,根据所述被测目标的空间位置坐标(x,y,z)及多元探测系统中的探测网络节点的位置坐标(zi,yi,zi)构建第二观测矩阵α:
20、
21、其中,
22、子式构建模块,用于对于四元定位系统,根据所述第一观测矩阵j分别构建偏微分式jxi,jyi,jzi;对于多元定位系统,根据所述第二观测矩阵α分别构建代数余子式a11,a22,a33;几何精度因子计算模块,用于对于四元定位系统,根据偏微分式jxi,jyi,jzi计算得到几何精度因子;对于多元定位系统,根据所述代数余子式a11,a22,a33计算得到几何精度因子。
23、进一步可选的,所述偏微分式jxi,jyi,jzi根据下式计算得到:
24、
25、进一步可选的,所述代数余子式a11,a22,a33表示为:
26、
27、进一步可选的,所述根据偏微分式jxi,jyi,jzi计算得到几何精度因子,通过下式计算:
28、
29、进一步可选的,所述根据所述代数余子式a11,a22,a33计算得到几何精度因子,通过下式计算:
30、
31、上述技术方案具有如下有益效果:本发明避免了gdop传统计算方法中的矩阵求逆运算和无效运算,降低了gdop的运算量,提高了gdop计算速度,保证可在定位过程中实时计算几何精度因子,以及时提高导航系统的定位精度;另外对四元定位系统与多元定位系统分类进行计算,提高各类系统中的计算精确度。
1.一种协同探测网络几何精度因子计算方法,其特征在于,包括:
2.根据权利要求1所述的协同探测网络几何精度因子计算方法,其特征在于,所述偏微分式jxi,jyi,jzi根据下式计算得到:
3.根据权利要求1所述的协同探测网络几何精度因子计算方法,其特征在于,所述代数余子式a11,a22,a33表示为:
4.根据权利要求1所述的协同探测网络几何精度因子计算方法,其特征在于,所述根据偏微分式jxi,jyi,jzi计算得到几何精度因子,通过下式计算:
5.根据权利要求1所述的协同探测网络几何精度因子计算方法,其特征在于,所述根据所述代数余子式a11,a22,a33计算得到几何精度因子,通过下式计算:
6.一种协同探测网络几何精度因子计算系统,其特征在于,包括:
7.根据权利要求6所述的协同探测网络几何精度因子计算系统,其特征在于,所述偏微分式jxi,jyi,jzi根据下式计算得到:
8.根据权利要求6所述的协同探测网络几何精度因子计算系统,其特征在于,所述代数余子式a11,a22,a33表示为:
9.根据权利要求6所述的协同探测网络几何精度因子计算系统,其特征在于,所述根据偏微分式jxi,jyi,jzi计算得到几何精度因子,通过下式计算:
10.根据权利要求6所述的协同探测网络几何精度因子计算系统,其特征在于,所述根据所述代数余子式a11,a22,a33计算得到几何精度因子,通过下式计算: