>[0064] 天線S。和天線S 2組成定位基線的相差測向方程為
[0065]
[0066] 式中，λ為載波信號波長，(J)1為天線S。和天線S1之間的相差，Φ 2為天線S。和天 線S2之間的相差；
[0067] 解相差測向方程
[0068]
[0069]
[0070] 由Φ和Θ求得目標(biāo)在衛(wèi)星本體系下的方向矢量（β χ，β y，β ζ)，β χ，β y，β ζ分別 表示該方向矢量（βχ，βρ βζ)與X，Υ，Z軸的夾角，方向矢量（βχ，，i3y，βζ)和衛(wèi)星速度、 位置、姿態(tài)一同作為無源測向定位的數(shù)據(jù)源。
[0071] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：
[0072] 1、利用本發(fā)明能夠為定位算法的驗證工作提供大批量可靠數(shù)據(jù)源；
[0073] 2、本發(fā)明具有參數(shù)設(shè)置靈活、計算速度快、輸出觀測量準(zhǔn)確性高的特點；
[0074] 3、本發(fā)明能夠滿足無源目標(biāo)定位算法的研究需求。從仿真結(jié)果來看，該方法合理、 可行，能夠保證精度；
[0075] 4、本發(fā)明將為無源目標(biāo)測向定位算法的研究提供參考和依據(jù)；
[0076] 5、本發(fā)明利用初始設(shè)置環(huán)節(jié)，可對衛(wèi)星軌道、姿態(tài)、基線長度、載波頻率、目標(biāo)位置 等多項參數(shù)進行直接設(shè)置，以考察不同參數(shù)對定位精度的影響；
[0077] 6、本發(fā)明構(gòu)造了地球橢球面模型，較之平坦大地和圓球形地球模型更加接近真實 場景；
[0078] 7、本發(fā)明中的運動學(xué)環(huán)境構(gòu)建與遞推環(huán)節(jié)具有衛(wèi)星軌道和地球自轉(zhuǎn)遞推功能，以 時間為線索模擬衛(wèi)星的實時位置姿態(tài)和真實地球的實時姿態(tài)，完整模仿了地球、衛(wèi)星、目標(biāo) 等對象的相互幾何位置關(guān)系，展現(xiàn)了定位過程的本質(zhì)，便于在沒有衛(wèi)星實測數(shù)據(jù)的情況下 驗證整個過頂過程的定位效果；
[0079] 8、本發(fā)明利用觀測數(shù)據(jù)生成環(huán)節(jié)，在測向數(shù)據(jù)生成模塊中將測向角度轉(zhuǎn)換成相位 差，便于后續(xù)定位模塊利用相位差還原至目標(biāo)方位角和高度角，模擬了工程上的實際過程， 也便于加入載波頻率對定位精度的影響因素。
【附圖說明】
[0080] 通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、 目的和優(yōu)點將會變得更明顯：
[0081] 圖1是本發(fā)明定位算法流程框圖；
[0082] 圖2是相差測向定位天線布局示意圖；
[0083] 圖3為衛(wèi)星本體坐標(biāo)系下的目標(biāo)方向示意圖。
【具體實施方式】
[0084] 下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明進行詳細(xì)說明。以下實施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù) 人員進一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對本領(lǐng)域的普通技術(shù) 人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進。這些都屬于本發(fā)明 的保護范圍。
[0085] 本發(fā)明提供了一種本發(fā)明針對衛(wèi)星無源測向定位試驗成本高的特點，基于無源測 向定位理論，設(shè)計了一套用于研究無源測向定位算法的數(shù)據(jù)源生成方法，包括初始設(shè)置、地 球衛(wèi)星運動學(xué)環(huán)境遞推、觀測數(shù)據(jù)生成等環(huán)節(jié)。整個定位仿真系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示，填充 有斜線陰影的部分是本發(fā)明的涵蓋部分，涉及衛(wèi)星運動模型、地球運動模型、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換等內(nèi) 容，具有參數(shù)設(shè)置靈活、計算速度快、輸出觀測量準(zhǔn)確性高的特點。本發(fā)明解決了星上定位 算法設(shè)計過程中校驗難和校驗效率低的工程實際問題，能夠為定位算法的驗證工作提供大 批量可靠數(shù)據(jù)源，以此得到的定位結(jié)果可作為測向定位算法準(zhǔn)確性的考察依據(jù)。
[0086] 具體地，本發(fā)明是一種脫離第三方軟件的自主仿真方法，該方法包括：
[0087] 初始設(shè)置環(huán)節(jié)，通過輸入仿真時間、地球橢球模型、衛(wèi)星初始軌道、衛(wèi)星姿態(tài)、天 線安裝位置（至少三個天線組成兩組基線方可定位）、測量誤差模型（系統(tǒng)誤差和隨機誤 差）、目標(biāo)經(jīng)煒度、載波信號波長、仿真步長等；
[0088] 運動學(xué)環(huán)境構(gòu)建與遞推環(huán)節(jié)，建立運動學(xué)環(huán)境，通過引入地球歲差、章動、自轉(zhuǎn)和 極移模型，精確計算慣性系和地固系的轉(zhuǎn)換矩陣，繼而得到目標(biāo)隨地球轉(zhuǎn)動在慣性空間中 的位置；通過二體或J2軌道模型（甚至更加精確的軌道模型）根據(jù)時間遞推衛(wèi)星軌道，從 而計算衛(wèi)星及其載荷天線在空間中的位置以及衛(wèi)星姿態(tài)；
[0089] 觀測數(shù)據(jù)生成環(huán)節(jié)，將目標(biāo)相對于各載荷天線的位置轉(zhuǎn)換至衛(wèi)星本體坐標(biāo)系，并 以此計算目標(biāo)至各天線的距離，繼而得到無線電波從目標(biāo)至各天線所需要的載波相位和各 條基線相位差，并依據(jù)誤差模型加入誤差。
[0090] 如下對上述三個環(huán)節(jié)進行更為具體地描述。
[0091] 1、初始設(shè)置環(huán)節(jié)
[0092] 計時器時間步進、仿真時長、仿真開始時間；
[0093] 設(shè)置地球參數(shù)，包括地球引力常數(shù)、赤道半徑、極地半徑、地球扁率等信息；
[0094] 設(shè)置衛(wèi)星歷元時刻的軌道六要素，基線長度并根據(jù)基線長度設(shè)置三個天線的安裝 位置；設(shè)置載荷下視角大??；此外，載波信號波長、基線長度、天線安裝位置、載荷波束角等 信息均作為衛(wèi)星的屬性并予以設(shè)置；
[0095] 設(shè)置目標(biāo)的地理經(jīng)煒度；
[0096] 2、運動學(xué)環(huán)境構(gòu)建與遞推環(huán)節(jié)
[0097] 環(huán)節(jié)中的關(guān)鍵步驟羅列如下：
[0098] a)地球的轉(zhuǎn)動
[0099] 地球的轉(zhuǎn)動由轉(zhuǎn)換矩陣表達如下
[0100]
[0101] HG = [EP] · [ER] · [NR] · [PR]其中，f為地固系下坐標(biāo)，？為J2000慣性系下坐 標(biāo)。HG為所要計算的自轉(zhuǎn)矩陣，先后包括歲差（PR)、章動（NR)、地球自轉(zhuǎn)（ER)和極移（EP) 矩陣。它們分別由下列各式表達。
[0102]
[0103]
[0104]
[0105]
[0106] 其中，R為繞指定軸的旋轉(zhuǎn)矩陣，ΖΑ，ΘΑ，ξΑ*下列公式計算
[0107]
[0108] A μ，Δ θ，Δ ε等章動量計算公式如下：
[0109]
[0110]
[0111]
[0112] 幅角計算公式為：
[0113] α = 125° 02，40" · 280
[0114] 其中，Δ μ和Δ Θ為 CN 105158777 A VL 丫/8 貝[0115][0116]

[0117] & p J中的;^是格林威治平恒星時，[0118]
[0119]
[0120] JD⑴是當(dāng)前UTl時刻的儒略日形式。對于2007年7月1日的情況，有：
[0121] UTl = UTC-0. 1582305s
[0122] 此外，Ry (-xp) Rx(_yp)中的參數(shù)已由初始配置給出。
[0123] b)衛(wèi)星的運動
[0124] 在給定時間下，結(jié)合衛(wèi)星的初始軌道設(shè)置可得到衛(wèi)星的平近點角，其它軌道要素 不變。新的平近點角可由下式表示。
[0125] M(t) = Μ(0)+η · t
[0126] 式中，η表示衛(wèi)星的軌道角速度，t表示仿真時間。
[0127] 從軌道要素到空間位置速度的轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)流程，此處略。
[0128] 3、觀測數(shù)據(jù)生成環(huán)節(jié)
[0129] 假設(shè)以衛(wèi)星本體坐標(biāo)系與軌道坐標(biāo)系（Z軸指向地心，Y軸沿軌道面負(fù)法向，X軸 約束沿速方向）重合，以本體系原點建立球坐標(biāo)系（如圖3所示）重合于軌道系，輻射源目 標(biāo)τ方向與z軸的夾角為Θ，方向角為p (X軸正向為〇,繞Z軸旋轉(zhuǎn)為正），〇為地球的球 心，G為星下點，S。，S1, S2為三副天線組成的等腰直角三角形天線陣，分別位于原點、X軸和 Y軸上，為分析方便，設(shè)SidS1, SidS2為定位基線，基線的長度S A= S d，輻射源目標(biāo)T的 坐標(biāo)為(乃貧#>，衛(wèi)星高度為h，地球半徑為Re。
[0130] 根據(jù)兩維相差測向是利用信號傳輸?shù)饺齻€天線的相位差進行測向，相位差的產(chǎn)生 是目標(biāo)到不同天線的距離差引起的，因此首先研究距離差與信號到