專利名稱：一種基于asf(td)測量數(shù)據(jù)獲取asf(toa)數(shù)據(jù)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電波傳播測量技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種海上長波傳播時延修正量的測量方法，具體涉及一種采用ASF(TD)測量數(shù)據(jù)，獲得大范圍、大區(qū)域ASF(TOA)數(shù)據(jù)的方法。
背景技術(shù)：
長波信號具有覆蓋范圍大、全天候、成本低、抗干擾能力強、可靠性高、穩(wěn)定性好、用戶量無限等突出優(yōu)點，常用于無線電導(dǎo)航定位系統(tǒng)和授時系統(tǒng)，但其傳播時延與傳播路徑上的地形、地物、大氣環(huán)境等因素有關(guān)，存在較大的預(yù)測誤差，限制了長波導(dǎo)航定位系統(tǒng)及授時系統(tǒng)的精度。為了提高長波的導(dǎo)航定位和授時系統(tǒng)精度，需要在整個長波覆蓋區(qū)域?qū)﹄姴▊鞑r延進行修正，建立電波傳播時延修正數(shù)據(jù)庫。
以電波在海水中的傳播速度為參考，把電波沿實際路徑的傳播時延與其在相同距離海水中的傳播延時之差稱為附加二次相位因子ASF(AdditionalSecondary Phase Factor)。ASF修正量可分為兩種，一種是基于到達(dá)時刻TOA(Time Of Arrival)測量的傳播時延修正量ASF(TOA)，該方法通過測量長波信號的發(fā)射時刻和接收時刻得到傳播時延，進而得到ASF(TOA)。另一種是基于主副臺的傳播時差TD(Time Difference)測量的傳播時延修正量ASF(TD)，該方法通過測量主臺和副臺發(fā)射信號到達(dá)接收機的時間之差，進而得到時差修正量ASF(TD)。
兩種測量方法都需要用到發(fā)射臺和接收點的坐標(biāo)位置?；诘竭_(dá)時刻的傳播時延修正量測量，需要用到統(tǒng)一的時間基準(zhǔn)，以獲得在同一時間基準(zhǔn)下的發(fā)射時刻和接收時刻，測量設(shè)備多，測量方法復(fù)雜，而基于時差的傳播時延修正量是通過測量主副臺信號的到達(dá)時差信息得到的，當(dāng)兩個發(fā)射臺時鐘嚴(yán)格同步時，接收機端可以不用考慮時間的統(tǒng)一問題，因此測量設(shè)備少、測量方法簡單。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種基于ASF(TD)測量數(shù)據(jù)獲取ASF(TOA)數(shù)據(jù)的方法，從而減少了ASF(TOA)修正數(shù)據(jù)測量的復(fù)雜度和工作量。
本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種基于ASF(TD)測量數(shù)據(jù)獲取ASF(TOA)數(shù)據(jù)的方法，利用臺站間的ASF(TD)測量值及一個ASF(TOA)參考值，來獲得所有臺站的區(qū)域ASF(TOA)修正量，該方法按以下步驟進行步驟1，測量得到沿海上至少兩條相隔一定距離的航線長波導(dǎo)航臺鏈間的ASF(TD)修正量；步驟2，選擇一個測量航線上已知某個發(fā)射臺ASF(TOA)的點為參考點；步驟3，獲取航線上所有臺站的ASF(TOA)修正量將步驟1、步驟2得到的長波導(dǎo)航臺鏈間的ASF(TD)修正量和參考點的ASF(TOA)代入下列公式，得到其它臺站在該參考點的ASF(TOA)，ASF(TOA)X＝ASF(TD)MX+ASF(TOA)M-EDMX其中，ASF(TOA)X為X臺站在該參考點的ASF(TOA)，ASF(TD)MX為X臺與M臺站間時差修正量，ASF(TOA)M為M臺在參考點的ASF(TOA)，EDMX為X發(fā)射臺的發(fā)射時刻與M臺發(fā)射時刻之差，由測量系統(tǒng)給定；
根據(jù)其它臺站在參考點的ASF(TOA)，確定各臺站與參考點相連的射線上，距海岸線遠(yuǎn)離海岸效應(yīng)影響區(qū)的所有海域?qū)?yīng)臺站的ASF(TOA)修正量；由上述射線與其它測量航線交點處的ASF(TD)，得到這些交點處其它發(fā)射臺的ASF(TOA)，把該交點與其它臺站相連，得到這些射線與其它航線間更多的交點，以及由此而來的更多射線，重復(fù)上述方法，即可依次確定這些射線上的發(fā)射信號的區(qū)域ASF(TOA)修正量。
本發(fā)明的特點在于利用臺站的少量航線的ASF(TD)測量值，及一個ASF(TOA)參考值，獲得所有臺站的ASF(TOA)修正量，減少了ASF(TOA)修正數(shù)據(jù)測量的復(fù)雜度和工作量，得到的長波傳播修正量可用于30kHz～30MHz頻率范圍的電波傳播時延修正。


圖1為從ASF(TD)測量值獲取ASF(TOA)的原理示意圖；圖2為M、X、Y三臺ASF(TOA)數(shù)據(jù)覆蓋區(qū)域示意圖。
其中，M、X、Y分別為三個長波發(fā)射臺站，A1B1為一條測量航線，A2B2為另外一條測量航線，HL為海岸線，O為參考點，1為MO射線與A1B1航線的交點，2為XO射線與A1B1航線的交點，3為X1射線與A2B2航線的交點，4為Y1射線與A2B2航線的交點，5為Y1射線與A1B1航線的交點。圖2中M臺ASF(TOA)修正數(shù)據(jù)覆蓋區(qū)域為M8和M9射線圍成的距海岸線一定距離的海上扇形區(qū)，X臺ASF(TOA)修正數(shù)據(jù)覆蓋區(qū)域為X8和X9射線圍成的距海岸線一定距離的海上扇形區(qū)，Y臺ASF(TOA)修正數(shù)據(jù)覆蓋區(qū)域為Y8和Y9射線圍成的距海岸線一定距離的海上扇形區(qū)。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖和具體實例對本發(fā)明進行詳細(xì)說明。
本發(fā)明的測量方法按以下步驟進行步驟1，沿海上兩條(或多條)相隔一定距離的航線進行某長波導(dǎo)航臺鏈的ASF(TD)測量，設(shè)該臺鏈主臺記為M，兩個副臺分別記為X和Y，測得的兩個副臺與主臺間信號的時差修正量ASF(TD)分別記為ASF(TD)MX和ASF(TD)MY。
步驟2，參考點ASF(TOA)的確定。取航線上已知某個發(fā)射臺ASF(TOA)的點為參考點，若沒有已知ASF(TOA)的點，可選擇一點進行ASF(TOA)的測量或理論預(yù)測。
步驟3，航線上所有臺站ASF(TOA)修正量的獲取。
由ASF(TOA)和ASF(TD)間的關(guān)系可知，當(dāng)已知某一點一個臺站的ASF(TOA)時，可通過該點多個ASF(TD)的測量值獲取其它臺站在該點的ASF(TOA)。
由于ASF(TOA)是指電波沿傳播路徑的傳播時延相對于純海水路徑的附加量，因此當(dāng)實際傳播路徑上的海水路徑增加時，ASF(TOA)修正量基本保持不變，所以，若某個發(fā)射臺在海上某點的ASF(TOA)已知，則該臺與該點相連的射線上，距海岸線一定距離外(遠(yuǎn)離海岸效應(yīng)影響區(qū))的所有海域的ASF(TOA)修正量均為該已知量。
基于以上兩點，從第2步確定的參考點處某臺站的ASF(TOA)出發(fā)，結(jié)合該點的ASF(TD)測量值，可確定參考點處其它臺站的ASF(TOA)，進而其它臺站與該參考點相連的射線上對應(yīng)臺站的ASF(TOA)也相應(yīng)確定，結(jié)合這些射線與其它測量航線交點處ASF(TD)的測量值，又可得到這些交點處其它發(fā)射臺的ASF(TOA)，把該交點與其它臺站相連，可以得到這些射線與其它航線間更多的交點，以及因此而來的更多射線，采用上述方法，則可依次確定這些射線上的發(fā)射信號的ASF(TOA)修正量。
下面以兩條測量航線的情況為例，具體描述ASF(TOA)的獲取方法。
實施例通過ASF(TD)測量，建立羅蘭C系統(tǒng)海上ASF(TOA)修正量數(shù)據(jù)庫。
羅蘭C導(dǎo)航系統(tǒng)是一種100kHz的低頻無線電導(dǎo)航系統(tǒng)，傳統(tǒng)的羅蘭C系統(tǒng)是采用基于時差測量的雙曲線定位方法，一般由三個發(fā)射臺組成一個臺鏈，其中一個為主臺(記為M臺)，兩個為副臺(分別記為X臺和Y臺)，接收機通過測量主副臺信號的到達(dá)時差TD1和TD2進行二維定位。建立ASF(TD)或ASF(TOA)修正數(shù)據(jù)庫是提高羅蘭C導(dǎo)航定位精度的重要途徑。
采用本發(fā)明方法獲得M、X和Y臺的ASF(TOA)修正量的步驟如下步驟1，沿海上兩條相隔一定距離的航線進行某長波導(dǎo)航臺鏈的ASF(TD)測量，設(shè)該臺鏈主臺記為M，兩個副臺分別記為X和Y，測得的兩個副臺與主臺間信號的時差修正量ASF(TD)分別記為ASF(TD)MX和ASF(TD)MY。
步驟2，取航線上已知某個發(fā)射臺ASF(TOA)的點為參考點，若沒有已知ASF(TOA)的點，可選擇一點進行ASF(TOA)的測量或理論預(yù)測，以測量或理論預(yù)測值為該參考點的ASF(TOA)。
步驟3，航線上所有臺站ASF(TOA)修正量的獲取。
如圖1所示，M臺為主臺，X和Y分別為兩個副臺，A1B1和A2B2為兩條航線。設(shè)參考點位于A2B2航線上的O點，已知M臺在該點的ASF(TOA)為ASF(TOA)MO，則射線MO上所有海域M臺的ASF(TOA)均為ASF(TOA)MO。設(shè)MO射線與A1B1航線的交點為1，X臺與O點和1點相連的射線分別記為XO和X1，Y臺與O點和1點相連的射線分別記為YO和Y1，M臺分別與X、Y臺在O點和1點的ASF(TD)測量值分別記為ASF(TD)MXO、ASF(TD)MX1、ASF(TD)MYO和ASF(TD)MY1。
按如下公式可分別計算出XO和X1射線上X臺的ASF(TOA)修正量及YO和Y1射線上Y臺的ASF(TOA)修正量ASF(TOA)XO＝ASF(TD)MXO+ASF(TOA)MO-EDMX(1)ASF(TOA)X1＝ASF(TD)MX1+ASF(TOA)MO-EDMX(2)ASF(TOA)YO＝ASF(TD)MYO+ASF(TOA)MO-EDMY(3)ASF(TOA)Y1＝ASF(TD)MY1+ASF(TOA)MO-EDMY(4)其中EDMX和EDMY分別為X臺和Y臺的發(fā)射時刻與M臺發(fā)射時刻之差，由羅蘭C導(dǎo)航系統(tǒng)發(fā)布。
XO、YO射線分別和A1B1航線相交于2點、5點，X1、Y1射線分別和A2B2航線相交于3點、4點，由于2點和3點X臺的ASF(TOA)已知(分別為ASF(TOA)MO和ASF(TOA)X1)，4點和5點Y臺的ASF(TOA)已知(分別為ASF(TOA)Y1和ASF(TOA)YO)，四個點X副臺與M主臺間的ASF(TD)的測量值分別為ASF(TD)MX2、ASF(TD)MX3、ASF(TD)MX4、ASF(TD)MX5；Y副臺與M主臺間的ASF(TD)的測量值分別為ASF(TD)MY2、ASF(TD)MY3、ASF(TD)MY4、ASF(TD)MY5；因此可由下面各式可得到M2、M3、M4和M5射線上海水區(qū)域M臺的ASF(TOA)修正量ASF(TOA)M2＝ASF(TOA)XO-ASF(TD)MX2+EDMXASF(TOA)M3＝ASF(TOA)X1-ASF(TD)MX3+EDMX
ASF(TOA)M4＝ASF(TOA)Y1-ASF(TD)MY4+EDMYASF(TOA)M5＝ASF(TOA)YO-ASF(TD)MY5+EDMY進而可以得到Y(jié)2和Y3射線上Y臺的ASF(TOA)及X4和X5射線上X臺的ASF(TOA)。
ASF(TOA)Y2＝ASF(TD)MY2+ASF(TOA)M2-EDMYASF(TOA)Y3＝ASF(TD)MY3+ASF(TOA)M3-EDMYASF(TOA)X4＝ASF(TD)MX4+ASF(TOA)M4-EDMXASF(TOA)X5＝ASF(TD)MX5+ASF(TOA)M5-EDMXM2、M3、M4、M5、X4、X5、Y3、Y2射線均會與另外一條航線相交，通過這些交點，可以確定這些點對應(yīng)傳播路徑上M、X和Y臺的海上ASF(TOA)修正量。
依此類推，通過該方法可確定三個發(fā)射臺更多傳播路徑上的ASF(TOA)修正量。
由本實施例中圖1各臺站的位置及具體航線，可得圖2所示的ASF(TOA)修正數(shù)據(jù)庫覆蓋區(qū)域為M8和M9射線圍成的海上扇形區(qū)，X臺ASF(TOA)修正數(shù)據(jù)庫覆蓋區(qū)域為X8和X9射線圍成的海上扇形區(qū)，Y臺ASF(TOA)修正數(shù)據(jù)庫覆蓋區(qū)域為Y8和Y9射線圍成的海上扇形區(qū)。
由于每一條電波傳播路徑上的ASF(TOA)值在的海域(遠(yuǎn)離海岸效應(yīng)影響區(qū))為一常數(shù)，航線上每一點ASF(TOA)的測量值可推廣到該電波傳播路徑(除海岸效應(yīng)影響區(qū))的整個海域上。通過步驟3，我們可以建立由發(fā)射站到航線上的很多已知ASF(TOA)修正量的射線，采用插值的方法，可以得到三個臺站一定海域的ASF(TOA)修正數(shù)據(jù)庫。
采用本發(fā)明的方法測量的傳播時延修正數(shù)據(jù)可用于改善基于時差和基于到達(dá)時刻的羅蘭C接收機的導(dǎo)航定位精度，同時可用于長波授時系統(tǒng)的傳播時延修正。所得到的長波傳播修正量可用于30kHz～30MHz頻率范圍的電波傳播時延修正。
權(quán)利要求
1.一種基于ASF(TD)測量數(shù)據(jù)獲取ASF(TOA)數(shù)據(jù)的方法，利用臺站間的ASF(TD)測量值及一個ASF(TOA)參考值，來獲得所有臺站的區(qū)域ASF(TOA)修正量，其特征在于，該方法按以下步驟進行步驟1，測量得到沿海上至少兩條相隔一定距離的航線長波導(dǎo)航臺鏈間的ASF(TD)修正量；步驟2，選擇一個測量航線上已知某個發(fā)射臺ASF(TOA)的點為參考點；步驟3，獲取航線上所有臺站的ASF(TOA)修正量將步驟1、步驟2得到的長波導(dǎo)航臺鏈間的ASF(TD)修正量和參考點的ASF(TOA)代入下列公式，得到其它臺站在該參考點的ASF(TOA)，ASF(TOA)X＝ASF(TD)MX+ASF(TOA)M-EDMX其中，ASF(TOA)X為X臺站在該參考點的ASF(TOA)，ASF(TD)MX為X臺與M臺站間時差修正量，ASF(TOA)M為M臺在參考點的ASF(TOA)，EDMX為X發(fā)射臺的發(fā)射時刻與M臺發(fā)射時刻之差，由測量系統(tǒng)給定；根據(jù)其它臺站在參考點的ASF(TOA)，確定各臺站與參考點相連的射線上，距海岸線遠(yuǎn)離海岸效應(yīng)影響區(qū)的所有海域?qū)?yīng)臺站的ASF(TOA)修正量；由上述射線與其它測量航線交點處的ASF(TD)，得到這些交點處其它發(fā)射臺的ASF(TOA)，把該交點與其它臺站相連，得到這些射線與其它航線間更多的交點，以及由此而來的更多射線，重復(fù)上述方法，即可依次確定這些射線上的發(fā)射信號的區(qū)域ASF(TOA)修正量。
全文摘要
本發(fā)明為一種基于ASF(TD)測量數(shù)據(jù)獲取ASF(TOA)數(shù)據(jù)的方法，首先測量得到沿海上相隔一定距離的航線長波導(dǎo)航臺間的ASF(TD)修正量；再選擇航線上已知某個發(fā)射臺ASF(TOA)的點為參考點，根據(jù)ASF(TOA)和ASF(TD)間的關(guān)系，得到其它臺在該參考點的ASF(TOA)，繼而得到各臺站與參考點相連的射線上，遠(yuǎn)離海岸效應(yīng)影響區(qū)的所有海域?qū)?yīng)臺站的ASF(TOA)修正量，根據(jù)上述射線與其它測量航線交點處的ASF(TD)，得到這些交點處其它發(fā)射臺的ASF(TOA)，把該交點與其它臺站相連，得到這些射線與其它航線間更多的交點，以及由此而來的更多射線，重復(fù)上述方法，即可依次確定這些射線上的區(qū)域ASF(TOA)修正量。本發(fā)明方法減少了ASF(TOA)修正數(shù)據(jù)測量的復(fù)雜度和工作量。
文檔編號H04Q7/34GK101051871SQ200710017868
公開日2007年10月10日 申請日期2007年5月16日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月16日
發(fā)明者席曉莉, 周麗麗, 余寧梅 申請人:西安理工大學(xué)