(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111594416.7 (22)申请日 2021.12.24 (71)申请人 北京理工大 学 地址 100081 北京市海淀区中关村南大街5 号 (72)发明人 梁宵　申宇瑶　谢国君　 (74)专利代理 机构 北京理工大 学专利中心 11120 专利代理师 高会允 (51)Int.Cl. G06F 30/27(2020.01) G06N 5/00(2006.01) G06N 20/20(2019.01) G06F 17/16(2006.01) G06F 17/18(2006.01)G01S 19/42(2010.01) G06F 111/06(2020.01) (54)发明名称 一种基于梯度提升机的多地面测距仪选站 方法 (57)摘要 本发明公开了一种基于梯度提升机的多地 面测距仪选站方法， 涉及航空测控通信技术领 域， 能够通过有效的特征提取， 采用梯度提升机 GBM的机器学习方法， 考虑导航性能， 实现了快速 有效的选出定位精度和完好性都满足要求的地 面测距仪。 本发 明的技术方案包括预处理部分和 实时处理部分； 通过对飞行数据的特征提取， 采 用梯度提升机的方法进行建模， 从而用训练好的 模型实时处理飞行数据。 在保证DME接收机跟踪 能力、 实时性， 定位DME数目的灵活选取和导航性 能的同时尽量减少了DME信号对GNSS信号的干 扰。 权利要求书3页 说明书8页 附图1页 CN 114444377 A 2022.05.06 CN 114444377 A 1.一种基于梯度提升机的多测距仪选站方法， 其特征在于， 包括预处理部分和实时处 理部分； 所述预处 理部分包括如下步骤： S1： 根据已知的地面测距仪DME频率和位置等信息， 对飞机的4维飞行轨迹进行预处理， 得到飞机在飞行中每 个时刻的特 征信息； S2： 计算每个时刻所有包含地面测距仪DME数目大于等于4的子集分别参与定位的定位 精度和完好 性； S3： 若存在至少一个子集的定位精度和完好性满足RNP  1的要求， 则在满足要求子集中 选中对全球导航卫星系统GNSS信号载噪比造成衰减最小的子集， 所选中子集中的地面测距 仪DME标记为1， 其 余的可见地面测距仪DM E标记为0； 若没有子集的定位精度和完好性满足RNP  1的要求， 则在所有子集中选择完好性最小 的子集， 所选择子集中的DM E标记为1， 其 余的可见DME标记为0； S4： 将100 ‑200个时刻的可见地面测距仪DME 的特征信息和标记作为输入， 进行剃度直 升机GBM计算， 可以得到训练好的多目标最优选站模型； 其中实时处 理部分包括如下步骤： SS1： 得到当前飞机数据的特 征信息； SS2： 用训练好的多目标最优选站模型回归得到每 个可见地面测距仪DM E的权重； 将权重大于等于 0.8的地面测距仪DM E存入列表list1； 将权重小于等于 0.2的地面测距仪DM E存入列表list3； 将权重在0.2到 0.8之间的地 面测距仪DM E存入列表list2； SS3： 若列表list1中的地面测距仪DME个数大于等于4且飞机基于该列表list1对应子 集的定位精度和 完好性满足RNP1的要求， 则 该列表list1对应子集就是最后选站的最优子 集； 若列表list1中的子集 不满足RNP1的要求， 则跳转到步骤A； 所述步骤A包括如下步骤： A1： 若列表list1中地面测距仪DME个数为N， N小于4， 则需要从列表list2中按照权重从 大到小选取 前N‑4个地面测距仪DM E补充到列表l ist1中； A2： 若列表list1中地面测距仪DME个数N大于等于4， 则需要在列表list2中找到权重最 大的地面测距仪DM E补充到列表l ist1中； A3： 用列表l ist1中的地 面测距仪DM E进行定位， 得到 定位精度和完好 性； A4： 判断列表list1中的地面测距仪DME的定位精度和完好性是否满足RNP1的要求； 若 满足， 当前列表list1对应子集就是最后选站的最优子集； 否则重复A2～A4， 直到用列表 list1中的地面测距仪DME进行定位， 得到的定位精度和完好性满足RNP  1的要求； 若直到列 表list2清0， 用列表 list1中的地面测距仪DME进行定位得到的定位精度和完好性依旧不满 足RNP 1的要求， 则选择 所有结果中完好 性最小的对应子集作为 最优子集。 2.如权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述飞机在飞行中每个时刻的特征信 息包括 五种类型： 时间特 征、 可见性特征、 几何特 征、 性能特 征以及干扰特 征。 3.如权利要求2所述的方法， 其特 征在于， 每种类型包括如下 特征： a.时间特 征： 即时间标志， 用于描述飞机的飞行时刻； b.可见性特征： 即可见的地面测距仪个数， 用于描述当前时刻可见的地面测距仪DME个权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114444377 A 2数； c.几何特征： 包括水平距离、 仰角、 方位角以及水平精度因子HDOP； 其中所述水平距离 用于描述 飞机和地面测距仪D ME之间的水平距离； 所述仰角用于描述 飞机的仰角； 所述方位 角用于描述飞机的方位角； 所述水平 精度因子用于描述当前时刻所有DM E的水平精度因子； d.性能特 征： 即为性能因子， 表示定位精度和完好 性性能； e.干扰特征： 包括等效全向辐射功率EIRP、 距离和频率； 所述等效全向辐射功率EIRP， 用于描述天线在指定方向上 的辐射频率； 所述距离用于描述飞机和地面测距仪DME之间的 距离； 所述频率用于描述 地面测距仪DM E的信号频率。 4.如权利要求3所述的方法， 其特 征在于， 所述几何特 征按照如下 方式计算： 水平距离， 仰角和方向角都通过飞机 接收机和地 面测距仪DM E之间的几何分布得到； 所述水平 精度因子 HDOP采用如下 方法计算： DME定位的观测公式是： z＝Hx+ ε                           (1) 其 中 ， z 为 测 量 向 量 ， zi是 剩 余 斜 距 测 量 值 ， H 为 观 测 矩 阵 ， 是观测向量， 它的坐标是以真实用户位置为原点的ENU坐标系 为基准的， ni， ei， ui分别是北、 东、 天方向上的单位矢量， i＝1 …m； x是3×1用户位置向量； ε 是测量误差向量； m是用户的可 见地面测距仪DM E的数量； 根据公式(1)， 用户位置向量的最小二乘估计为 最小二乘估计的协方差矩阵是Q： 其中， σDME是地面测距仪DM E测量噪声； h11， h22， h33代表协方差矩阵的对角线元 素 则当前时刻地 面测距仪DM E子集的水平 精度因子 HDOP表示 为 5.如 权 利 要 求 4 所 述 的 方 法 ， 其 特 征 在 于 ， 所 述 性 能 特 征 ， 性 能 因 子 为 其中 是一个由H*在某个方向上的向量组成的m ×1向量； H*＝(HTH)‑1HT是一 个3×1列向量， 用来提取x中某个方向的元素， edx＝[1 0 0]T； Ai是只有一个指示具体DME的 那个元素非零的列向量， Ai＝(0，…1，…0)T； S＝I‑HH*， I为单位矩阵。权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114444377 A 3