有关目标定位的改进

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本发明涉及有关目标定位的改进。\n有若干可以应用的技术用来确定与一个参考点相关的一个目标 的位置，例如，确定一架飞行器相对多个站之一的位置。这样的一种 技术在GB-B-2 250 154中作了描述。\n在GB-B-2 250 154中描述了一种目标定位系统，其中一个主或 参考接收机和多个辅助接收机彼此相对准确定位，以便从一个目标接 收信号。在接收机处从目标接收的信号包括由该目标产生的二级监视 雷达(SSR)信号。每个辅助接收机相对由参考接收机发送的一个信 号同步，使得与该参考接收机相关的一个计算装置能根据在所有接收 机处接收的信号确定该目标的准确位置。在该系统中，参考接收机和 至少三个另外的辅助接收机被要求产生四个联立方程，由计算装置解 联立方程将提供三维空间中目标的位置和该目标离该参考接收机的 距离。\nSSR还被用来实现参考接收机站和辅助接收机站之间的同步。 每个辅助接收机站使用一个自动时钟以便驱动根据接收从参考接收 机站发送的SSR信号而被读出的一个自由运行计数器。但是，在 GB-B-2 250 154中描述的目标定位系统中，对于每个辅助接收机站 与主或参考接收机站必需具有笔直的“目视线”以便能够接收定时 信号。\n对于在GB-B-2 250 154中公开的在参考接收机和辅助接收机之 间提供同步的另一种技术使用全球定位系统(GPS)，在每个接收机 站使用的GPS既提供准确的定位，还提供站间时钟同步。\n因此本发明的目的在于提供不具有上述缺陷的一个目标定位系 统。\n按本发明一个方面，提供了一种定位提供识别信号的一个目标的 位置的方法，使用的一个接收机阵列包括一个参考接收机站和至少三 个辅助接收机站，该三个辅助接收机站与参考接收机站不在一条目视 线上，该方法包括步骤：\n在每个接收机站接收目标的识别信号；\n在每个接收机站接收全球导航系统的信号并使用该接收的信号提 供定时信号；\n在每个接收机站提供一个时钟以提供时钟信号；\n在每个接收机站组合定时信号和时钟信号以提供一个定时参考信 号；\n在每个接收机站确定接收识别信号和定时参考信号间的时间差；\n在每个辅助接收机站，发送指示确定的时间差的数据信号到参考 接收机站；以及\n使用该发送的数据信号和在参考接收机站确定的时间差计算目标 的位置。\n关于术语“目视线”意味在两个点之间是一条笔直的线，不存在 有任何阻碍。\n按本发明的另一方面，提供了用于定位提供识别信号的一个目标 的设备，该设备包括：\n一个接收机阵列，包括一个参考接收机站和至少三个与参考接收 机站不在一条目视线上的辅助接收机站；\n在每个接收机站的第一接收机装置，用于从目标接收识别信号；\n在每个接收机站的第二接收机装置，用于从一个全球导航系统接 收定时信号；\n在每个接收机站的时钟装置，用于产生时钟信号；\n在每个接收机站的组合装置，用于组合定时信号和时钟信号以产 生一个定时参考信号；\n在每个接收机站的处理装置，用于从第一接收装置和组合装置接 收信号，并从该接收的信号提供一个时间差测量；以及\n在参考接收机站的控制装置，用于从辅助接收机站接收指示在辅 助接收机站确定的时间差测量信号的数据信号，并用于处理来自参考 接收机站的时间差测量和该数据信号，以提供目标位置的确定。\n现在将参照附图，仅用例子来更好地理解本发明，其中：\n图1说明按本发明的一个目标定位系统的示意图；以及\n图2说明图1的目标定位系统中一个接收机站的方块图。\n虽然本发明将参照一架飞行器的高度定位来描述，但是应理解， 本发明可以用来确定产生识别信号的任一目标的位置。\n此外，将理解，虽然本发明将使用全球定位系统(GPS)来描述， 但是任何全球导航系统和扩增，例如，全球导航卫星系统(GNSS)可 以实施。\n在图1中，示意地表示按本发明的一个目标定位系统。目标10 的位置，例如一个飞行器的位置是利用由虚线指示的接收机阵列20 来确定的。虽然该接收机阵列示为具有一矩形结构，这对本发明并非 是实质性的，而接收机阵列可以包括任何合适的结构。可以确定对于 集中在一个特定的空间体积内的飞行器的最佳的接收机几何图形。该 最佳几何图形相应于定义时间测量误差和目标位置误差之间关系的 最小高度矢量(minimum height vector)的组合。\n该飞行器10包括一个二级监视雷达(SSR)系统，它可由一来自 地面的即来自一个单独的问答机(未示出)或来自阵列20中的接收 机站22，24，26，28之一的信号询问以便对飞行器10产生一个识别 信号。另一种说法，该SSR可以发射一识别信号如一串脉冲。应理解 本发明仅要求飞行器提供一些识别信号形式而信号形式是不重要 的。\n该接收机阵列20包括4个接收机站22，24，26，28。这是要求 确定飞行器位置最少数量接收机站。为在扩展的空间体积上保持足够 的作用距离和位置精度可以需要使用多于4个的接收机站。在阵列20 中，接收机站22设计为一个参考接收机站而其它接收机站24，26， 28作为辅助接收机站，但是应注意任何一接收机站能设计作为一参考 接收机站。\n此外，应注意按照本发明，如果定时信号是由其它方式如下面详 细描述的方式得到时，不存在对在参考接收机站22和辅助接收机站 24，26，28之间“目视线”的要求。\n参考接收机站22通过各自的数据链34，36，38连接到辅助接收 机站24，26，28。该数据链34，36，38在参考站和辅助站之间如后 面较详细描述的那样传递数据。\n阵列20中的每个接收机站22，24，26，28接收分别由虚线42， 44，46，48所说明的来自飞行器10的信号。将理解由于每个站位置 的差异对信号到达每个接收机站22，24，26，28所花费的时间是不 同的。每个接收机站22，24，26，28还接收像分别由点划线52，54， 56，58所指示的来自一个GPS卫星50的全球定位系统(GPS)信号。 在每个接收机站GPS信号用作一个定时信号。\n现在还参照图2，按方框图形式示出一个接收机站100。示于图1 中的任何一个接收机站22，24，26，28可以包括接收机站100。在 接收机站100，提供了一个通信接口110，如果接收机站是参考接收 机22，用于向数据链120提供每个辅助接收机站24，26，28，或者 如果接收机站是一个辅助接收机站24，26，28的话，用于向数据链 120提供参考接收机站22。为简化起见接收机站100将描述为一辅助 接收机站。\n该接收机站100还包括一个GPS接收机130具有一个天线140， 一个时钟150，一个组合单元160，一个定时时间间隔计数器170，一 个测量控制系统180，和包括一个具有一天线200的SSR接收机190。\n连接的通信接口110沿数据链120从参考接收机站22接收控制 信号和还对参考接收机站22发送数据。通信接口110经链路210连 接到GPS接收机130，经链路230连接到SSR接收机190，和还经链 路220连接到测量控制系统180。链路210包括一个单方向性的链路 并且控制从参考接收机站22对GPS接收机130发送启动信号。链路 220包括一个双向链路，它连接测量控制系统180到通信接口110并 且允许在测量控制系统180和通信接口之间数据传输。该链路220也 用于如将在下面更详细描述的那样对测量控制系统180提供一个启动 信号。链路120包括一个双向链路既用于从参考接收机站22接收数 据又用于向其发送数据。\n如图2所示，在通信接口110和SSR接收机190之间也提供一连 接230用于对接收机190提供一启动信号。\nGPS接收机130和时钟150两者通过各自连接240，250连接到 组合单元160。由组合单元160的输出经连接260连接到定时时间间 隔计数器170和经连接270连接到测量控制系统180。定时时间间隔 计数器170经连接280也连接到测量控制系统180。\n现在将较详细地说明按本发明的目标定位系统的操作。\n参考接收机站22沿数据链34，36，38向每个辅助接收机站24， 26，28发送一个信号，有效地命令每个辅助接收机站开始测量从飞行 器10到达该接收机站的SSR信号的时间。每个数据链34，36，38上 的信号在数据链120上经通信接口110输入每个辅助接收机站24， 26，28。启动信号经链路210传到GPS接收机130和经链路230传到 SSR接收机190以及经链路220传到测量控制系统180。GPS接收机 130一旦启动，通过其天线140从GPS卫星(未示出)接收一个信号 并且将一个定时信号经过连接240供给组合单元160。包括一高精确 的时钟振荡器的时钟150通过连接250将时钟信号提供到组合单元 160。\n在组合单元160，组合从GPS接收机130接收的定时信号和来自 时钟150的时钟信号以提供一个精确时钟参考信号。将该时钟参考信 号分别经各自的连接260和270供给时间间隔计数器170和测量控制 系统180。在连接260上的时钟参考信号提供触发脉冲到时间间隔计 数器170，该计数器170工作产生一表示开始时间的计数并将其供给 在连接280上的测量控制系统。该测量控制系统180从组合单元160 还接收连接270上的时钟参考信号作为触发脉冲。\n当由SSR接收机190经过其天线200从飞行器10接收到一信号 时，测量控制系统180在连接290上从SSR接收机190接收一信号并 且将时间间隔计数器170上的当前时间储存在测量控制系统180内。 测量控制系统180确定在由SSR接收机190在连接290上接收的信号 和从时间间隔计数器170在连接280上所接收的信号之间的时间差测 量。由测量控制系统180确定的该时间差测量然后经链路220传到通 信接口110以便经链路120发送到参考接收机站22。\n组合单元160工作提供时钟参考信号抵消时钟150中的任何频率 漂移因此提供长期稳定性。\n在参考接收机站22接收来自每个辅助接收机站24，26，28的 与在每个辅助接收机站接收的定时参考信号和SSR信号之间时间差 测量有关的数据信号。然后参考接收机站22的测量控制系统180 处理来自辅助接收机站24，26，28的数据信号和在参考接收机站 自身获得的时间差测量以提供飞行器10相对参考接收机站22定位 的指示。\n因为本发明的方法利用GPS建立一个精确的参考定时，不存在 在接收机阵列的接收机站之间为“目视线”的要求。可以选择该接 收机站相当于现行的空中交通控制中心。每个接收机也可以包括一 个可移动的设备，该设备便于按照飞行器航线的改变重新配置接收 机阵列。