[发明专利]一种虚拟稳定基线卫星定向方法及装置

权利要求书

1.一种虚拟稳定基线卫星定向方法，其特征在于：其步骤如下：

S1.双天线卫星信号前端处理

两个GNSS天线的信号分别经过低噪声放大、自动增益控制、混频、滤波转化为中频模拟信号，再由A/D转换将模拟信号采样为数字信号；

S2.卫星信号基带处理和原始测量值生成

对数字信号进行捕获、跟踪和解调，在本地恢复出多颗卫星的实时载波相位和扩频码，获取对应的伪距、载波相位和电文原始观测数据；

S3.卫星定位定向解算

采用最小二乘或卡尔曼滤波方法进行定位解算得到两个天线的定位结果；采用Lamda算法完成所述的载波相位模糊度求解，当有两个天线基线长度的先验信息时，也能够采用快速降维法进行求解；根据单差或双差观测方程模型，利用解模糊后的载波相位计算两个卫星天线的相对定向结果；将相对定向结果转换到定位结果表征的当地东北天坐标系，得到卫星基线的定向测量值；

S4.光学成像系统形变测量

与其中一个GNSS天线固连的目标光源发出光束，与另一个GNSS天线固连的成像模块接收光束并对目标光源进行实时成像，根据图像中目标光源的位置变化，计算与光源和成像模块固连的两个天线的相对形变量；

S5.卫星定向结果修正输出

光学成像系统测得的相对形变量除以天线基线长度，得到以弧度表示的GNSS天线方位校正量，用GNSS天线的定向结果减去方位校正量，得到虚拟的稳定基线的定向结果。

2.一种虚拟稳定基线卫星定向装置，其特征在于，包括GNSS天线、卫星定向接收模块、目标光源模块、光学成像模块和综合处理模块；

GNSS天线，用于安装在待测基线两端，若待测基线有多条可利用多个GNSS天线；

卫星定向接收模块，用于接收GNSS天线的导航信号，完成基于载波相位的GNSS天线基线的相对定位定向，输出至综合处理模块；

目标光源模块，该模块与其中一个GNSS天线固定连接，用于发出光束供光学成像模块接收；

光学成像模块，该模块与另一个GNSS天线固定连接，用于接收目标光源发出的光束并成像，获得目标光源的像在图像上的位移变化，作为形变量输出至综合处理模块；

综合处理模块，用于接收卫星定向接收模块的相对定位定向信息和光学成像模块输出的形变量，计算GNSS天线偏离待测基线的偏差并进行校正，输出经校正后的待测基线方位信息完成定向。

3.根据权利要求2所述的虚拟稳定基线卫星定向装置，其特征在于，GNSS天线是内置低噪声放大器的零相位中心测量型天线，适合于多个频段GNSS信号的接收。

4.根据权利要求3所述的虚拟稳定基线卫星定向装置，其特征在于，卫星定向接收模块包括射频模块、信号处理模块和定位定向模块，射频模块包含下变频器、放大器、滤波器、A/D转换模块，射频模块将天线接收的信号转换为数字信号；信号处理模块是处理数字信号的多通道捕获、跟踪电路，在本地复制出导航信号的载波相位和扩频码，获取不同卫星的载波相位、伪距和电文观测值，信号处理模块采用FPGA、ASIC芯片或FPGA/DSP、FPGA/ARM软硬件混合方式实现；定位定向模块是运行在微处理器中的软件模块，根据原始观测值完成两个GNSS天线的定位和相对定向。

5.根据权利要求4所述的虚拟稳定基线卫星定向装置，其特征在于，目标光源模块和光学成像模块是一套光学成像测量系统，分别与两个天线固定连接。

6.根据权利要求5所述的虚拟稳定基线卫星定向装置，其特征在于，综合处理模块完成定向信息融合和输出，与定位定向模块共用微处理器。