一種結合asf(td)和asf(toa)測量獲取asf(toa)的方法
2023-10-06 17:04:19
專利名稱：一種結合asf(td)和asf(toa)測量獲取asf(toa)的方法
技術領域：
本發明屬於電波傳播測量技術領域，涉及一種海上長波傳播時延修正量的測量方法，具體涉及採用單個長波臺站發射信號的ASF(TOA)測量數據，和臺鏈的ASF(TD)測量數據，獲取更大區域更多臺站ASF(TOA)數據的方法。
背景技術：
長波信號具有覆蓋範圍大、全天候、成本低、抗幹擾能力強、可靠性高、穩定性好、用戶量無限等突出優點，常用於無線電導航定位系統和授時系統，但其傳播時延與傳播路徑上的地形、地物、大氣環境等因素有關，存在較大的預測誤差，限制了長波導航定位系統及授時系統的精度。為了提高長波的導航定位和授時系統的精度，需要在整個長波覆蓋區域對電波傳播時延進行修正，建立電波傳播時延修正資料庫。而高效、經濟、快速的長波傳播時延修正量的測量方法是建立高精度傳播時延修正庫的基礎。
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(Additional Secondary Phase Factor)。ASF修正量可分為二種一種是基於到達時刻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)；另一種是基於主副臺的傳播時差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射信號到達接收機的時間之差，進而得到時差修正量ASF(TD)。
兩種測量方法都需要用到發射臺和接收點的坐標位置。基於到達時刻的傳播時延修正量測量，需要用到統一的時間基準，以獲得在同一時間基準下的發射時刻和接收時刻，測量設備多，測量方法複雜，而基於時差的傳播時延修正量是通過測量主副臺信號的到達時差信息得到的，當兩個發射臺時鐘嚴格同步時，接收機端可以不用考慮時間的統一問題，測量設備少、測量方法簡單。
發明內容
本發明的目的在於提供一種結合ASF(TD)和ASF(TOA)測量獲取ASF(TOA)的方法，採用單個長波臺站發射信號的ASF(TOA)測量數據和臺鏈的ASF(TD)測量數據，來獲取海上更大區域、更多臺站ASF(TOA)數據，該方法減小了ASF(TOA)數據的測量難度和工作量。
本發明所採用的技術方案是一種結合ASF(TD)和ASF(TOA)測量獲取ASF(TOA)的方法，採用單臺ASF(TOA)測量數據和該臺與其它臺間ASF(TD)的測量數據，來獲取海上更大區域、更多臺站ASF(TOA)的數據，該方法包括下列步驟步驟1，測量得到單個長波M臺站的ASF(TOA)數據，其修正量為ASF(TOA)M；測量得到M臺站與其它X、Y、Z臺站間信號時差修正量ASF(TD)MX、ASF(TD)MY和ASF(TD)MZ；步驟2，航線上所有臺站ASF(TOA)修正量的獲取；將步驟1得到的ASF(TOA)M和ASF(TD)MX、ASF(TD)MY和ASF(TD)MZ分別代入下式，分別得到測量航線上X、Y和Z臺的電波傳播到達時刻修正量ASF(TOA)X、ASF(TOA)Y和ASF(TOA)Z，
ASF(TOA)X＝ASF(TD)MX+ASF(TOA)M-EDMXASF(TOA)Y＝ASF(TD)MY+ASF(TOA)M-EDMYASF(TOA)Z＝ASF(TD)MZ+ASF(TOA)M-EDMZ其中，EDMX，EDMY，EDMZ分別為X、Y、Z發射臺的發射時刻與M臺發射時刻之差；步驟3，航線上各個臺站覆蓋區域的ASF(TOA)獲得；上述步驟2得到的航線上每一點ASF(TOA)的測量值應用到該電波傳播路徑除海岸效應影響區的整個海域上，即得到由臺站到航線起點和終點兩條射線所包圍的扇形海上區域的ASF(TOA)修正數據，進而得到航線上各個臺站所覆蓋的上述扇形區域的ASF(TOA)修正數據。
本發明的特點在於利用一個臺站的ASF(TOA)和其與其它臺站的ASF(TD)測量值獲得其它臺站的ASF(TOA)修正量，長波傳播修正量可用於30kHz～30MHz頻率範圍的電波傳播時延修正，減少了ASF(TOA)修正數據測量的複雜度和工作量。
圖1為測量航線及臺站分布示意圖；圖2為M臺ASF(TOA)數據覆蓋區域示意圖；圖3為X臺ASF(TOA)數據覆蓋區域示意圖；圖4為Y臺ASF(TOA)數據覆蓋區域示意圖。
其中，M、X、Y分別為三個長波發射臺站，A為航線起點，B為航線終點，AB間曲線為測量航線。1為海岸線，2為MA射線，3為MB射線，4為XA射線，5為XB射線，6為YA射線，7為YB射線。圖2中陰影區為M臺ASF(TOA)修正資料庫覆蓋區域圖，圖3中陰影區為X臺ASF(TOA)修正資料庫覆蓋區域圖，圖4中陰影區為Y臺ASF(TOA)修正資料庫覆蓋區域圖。
具體實施例方式
下面結合附圖和具體實例對本發明進行詳細說明。
本發明的測量方法按以下步驟進行步驟1，沿某一海上航線，採用ASF(TOA)測量方法，測量某單個長波臺站的ASF(TOA)數據；同時採用ASF(TD)測量方法，測量該臺站與其它臺站的ASF(TD)數據。設進行ASF(TOA)測量的長波臺站記為M，其修正量為ASF(TOA)M，其它臺站分別記為X，Y，Z，在同一位置，從兩個長波臺站的ASF(TOA)修正量很容易得到它們間的ASF(TD)修正量，將其它各臺與M臺站間信號時差修正量ASF(TD)分別記為ASF(TD)MX，ASF(TD)MY，ASF(TD)MZ。
步驟2，航線上所有臺站ASF(TOA)修正量的獲取。由步驟1獲取的測量航線上M臺的到達時刻修正量ASF(TOA)M測量值，及其它各臺與M臺站間時差修正量ASF(TD)MX，ASF(TD)MY，ASF(TD)MZ的測量值，可根據下列公式分別得到測量航線上X、Y和Z臺的電波傳播到達時刻修正量ASF(TOA)X，ASF(TOA)Y，ASF(TOA)Z，ASF(TOA)X＝ASF(TD)MX+ASF(TOA)M-EDMXASF(TOA)Y＝ASF(TD)MY+ASF(TOA)M-EDMYASF(TOA)Z＝ASF(TD)MZ+ASF(TOA)M-EDMZ其中EDMX，EDMY，EDMZ分別為X、Y、Z發射臺的發射時刻與M臺發射時刻之差，可由測量設備系統給定。
步驟3，海上各個臺站覆蓋區域的ASF(TOA)的獲得。由於ASF(TOA)是指電波沿傳播路徑的傳播時延相對於純海水路徑的附加量，因此當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。因此每一條電波傳播路徑上的ASF(TOA)值在的海域(遠離海岸效應影響區)為一常數，航線上每一點ASF(TOA)的測量值可推廣到該電波傳播路徑(除海岸效應影響區)的整個海域上。這樣，通過一條海上航線的ASF(TOA)測量值，可得到由臺站分別到航線起點和終點兩條射線所包圍的扇形海上區域的ASF(TOA)修正數據，即而可建立該區域範圍的ASF(TOA)修正資料庫。
實施例羅蘭C導航系統的海上ASF(TOA)修正量的測量羅蘭C導航系統是一種100kHz的低頻無線電導航系統，傳統的羅蘭C系統是採用基於時差測量的雙曲線定位方法，一般由三個發射臺組成一個臺鏈，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時差TD1和TD2進行二維定位。採用本發明方法測量M、X和Y臺的ASF(TOA)修正量的步驟如下步驟1，如圖1所示，沿海上航線AB，測量M臺的ASF(TOA)修正量，記為ASF(TOA)M，同時測量M臺分別和X臺Y臺間的ASF(TD)修正量，分別記為ASF(TD)MX和ASF(TD)MY。
步驟2航線上X和Y臺ASF(TOA)修正量的獲取。由步驟1獲取的航線上的ASF(TOA)M、ASF(TD)MX和ASF(TD)MY測量值，分別計算出測量航線上X和Y臺的到達時刻修正量ASF(TOA)X和ASF(TOA)Y，ASF(TOA)X＝ASF(TD)MX+ASF(TOA)M-EDMXASF(TOA)Y＝ASF(TD)MY+ASF(TOA)M-EDMY
其中EDMX和EDMY分別為X和Y發射臺的發射時刻與M臺發射時刻之差，由羅蘭C導航系統發布。
步驟3，海上各個臺站覆蓋區域的ASF(TOA)計算。由於每一條電波傳播路徑上的ASF(TOA)值在的海域(遠離海岸效應影響區)為一常數，因此航線上每一點ASF(TOA)的測量值可推廣到該電波傳播路徑(除海岸效應影響區)的整個海域上。由AB航線上ASF(TOA)M、ASF(TD)MX和ASF(TD)MY的測量結果即可獲得以下區域範圍的ASF(TOA)修正數據M臺的ASF(TOA)數據覆蓋區域圖2中的射線2和3所包圍的扇形海上區域，即圖2中的陰影區域；X臺的ASF(TOA)數據覆蓋區域圖3中的射線4和5所包圍的扇形海上區域，即圖3中的陰影區域；Y臺的ASF(TOA)數據覆蓋區域圖4中的射線6和7所包圍的扇形海上區域，即圖4中的陰影區域。
採用本發明方法測量的傳播時延修正數據可用於改善基於時差和基於到達時刻的羅蘭C接收機的導航定位精度，同時可用於長波授時系統的傳播時延修正，該傳播時延修正數據可用於包含30kHz～300MHz頻率範圍的長波傳播時延修正。
權利要求
1.一種結合ASF(TD)和ASF(TOA)測量獲取ASF(TOA)的方法，採用單臺ASF(TOA)測量數據和該臺與其它臺間ASF(TD)的測量數據，來獲取海上更大區域、更多臺站ASF(TOA)的數據，其特徵在於，該方法包括下列步驟步驟1，測量得到單個長波M臺站的ASF(TOA)數據，其修正量為ASF(TOA)M；測量得到M臺站與其它X、Y、Z臺站間信號時差修正量ASF(TD)MX、ASF(TD)MY和ASF(TD)MZ；步驟2，航線上所有臺站ASF(TOA)修正量的獲取；將步驟1得到的ASF(TOA)M和ASF(TD)MX、ASF(TD)MY和ASF(TD)MZ分別代入下式，分別得到測量航線上X、Y和Z臺的電波傳播到達時刻修正量ASF(TOA)X、ASF(TOA)Y和ASF(TOA)Z，ASF(TOA)X＝ASF(TD)MX+ASF(TOA)M-EDMXASF(TOA)Y＝ASF(TD)MY+ASF(TOA)M-EDMYASF(TOA)Z＝ASF(TD)MZ+ASF(TOA)M-EDMZ其中，EDMX，EDMY，EDMZ分別為X、Y、Z發射臺的發射時刻與M臺發射時刻之差；步驟3，航線上各個臺站覆蓋區域的ASF(TOA)獲得；上述步驟2得到的航線上每一點ASF(TOA)的測量值應用到該電波傳播路徑除海岸效應影響區的整個海域上，即得到由臺站到航線起點和終點兩條射線所包圍的扇形海上區域的ASF(TOA)修正數據，進而得到航線上各個臺站所覆蓋的上述扇形區域的ASF(TOA)修正數據。
全文摘要
本發明公開了一種結合ASF(TD)和ASF(TOA)測量獲取ASF(TOA)的方法，首先測量得到單個長波臺站的ASF(TOA)以及該臺與其它臺間ASF(TD)的數據，獲得航線上所有臺站ASF(TOA)的修正量，由於每一條電波傳播路徑上的ASF(TOA)值在的海域(遠離海岸效應區)為一常數，因此航線上每一點ASF(TOA)測量值可應用到該電波傳播路徑除海岸效應影響區的整個海域上，即得到由臺站到航線起點和終點兩條射線所包圍的扇形海域的ASF(TOA)修正數據，進而得到各個臺站所覆蓋的上述扇形區域的ASF(TOA)修正數據。本發明方法從單臺海上ASF(TOA)測量數據和該臺與其它臺間ASF(TD)測量數據，獲取海上更大區域、更多臺站ASF(TOA)數據，減小了ASF(TOA)數據的測量難度和工作量。
文檔編號H04B7/00GK101051872SQ200710017869
公開日2007年10月10日 申請日期2007年5月16日 優先權日2007年5月16日
發明者席曉莉, 周麗麗, 餘寧梅, 劉婧 申請人:西安理工大學