[发明专利]多GNSS天线组合平台位姿一体化的确定装置及方法

权利要求书

1.多GNSS天线组合平台位姿一体化的确定装置，其特征在于，包括：两个多GNSS天线构型单元、数据预处理单元、两个姿态输出模块、相对位置解算模块，

所述多GNSS天线构型单元包括分布在导航平台三维空间中为姿态确定提供各平台基线先验信息限制条件的主天线和从天线，主天线用于与同平台的从天线进行定姿解算以及同其它平台主天线解算平台之间的相对位置，

所述数据预处理单元：用于对各多GNSS天线构型单元接收的载波相位数据进行多频周跳变的探测修复以及差分处理得到基线伪码载波双差观测信号，

所述每个姿态输出模块：用于根据数据预处理单元输出的基线伪码载波双差观测信号收敛搜索空间以解算单平台姿态增强的模糊度，再由单平台姿态增强的模糊度确定该单平台姿态，

所述相对位置解算模块：用于根据数据预处理单元输出的基线伪码载波双差观测信号解算双差下模糊度，由各姿态输出模块输出的单平台姿态增强的模糊度以及双差下模糊度确定最优模糊度，由最优模糊度解算平台的相对位置。

2.多GNSS天线组合平台位姿一体化的确定方法，其特征在于，利用权利要求1所述装置实现，具体包括如下步骤：

A、对各多GNSS天线构型单元接收的载波相位数据进行多频周跳变探测和修复以及差分处理得到基线伪码载波双差观测信号；

B、采用考虑了模糊度整数限制、姿态矩阵正交限制以及基线先验信息限制的收敛搜索空间方法寻求最优整周模糊度并解算单平台姿态；

C、采用姿态模糊度增强法确定最优模糊度后解算平台相对位置。

3.根据权利要求2所述的多GNSS天线组合平台位姿一体化的确定方法，其特征在于，步骤A采用如下方法对各多GNSS天线构型单元接收的载波相位数据进行多频周跳变探测和修复以及差分处理得到基线伪码载波双差观测信号：

A1、采用多路载波相位差分序列法对各平台接收的载波相位信号进行多频周跳变探测和修复处理：由差分序列跳变列判别式探测单平台载波相位信号，在探测到单平台载波相位信号有周跳变时移除该周跳变信号，否则，再由差分序列跳变列判别式进行一次探测并在再次探测到周跳变信号时移除再次探测到的周跳变信号，两次探测周跳变信号的差分序列跳变判别式中的参数取值不同；

A2、对剔除了周跳变信号的单平台载波相位信号进行单差处理得到单平台载波相位观测信号，再对各平台的载波相位观测信号进行双差处理得到双差下载波相位观测信号。

4.根据权利要求3所述的多GNSS天线组合平台位姿一体化的确定方法，其特征在于，步骤B采用如下方法寻求最优整周模糊度：

B1、建立基于模糊度整数限制、姿态矩阵正交限制以及基线先验信息限制的GNSS姿态确定模型以估计模糊度浮点解矩阵

所述GNSS姿态确定模型为：E(Y)＝MRB+NZ，D(vec(Y))＝Q_YY，

其中，E(·)为期望，D(·)为方差，vec(·)为向量误差修正函数，Y为包含每个基线伪码载波双差观测值的2fs×r维矩阵，Z为fs×r维整周模糊度矩阵，N为包含载波长度信息的2fs×fs维矩阵，M为包含GNSS接收机到导航卫星在协议地球坐标系上的方向余弦信息的2fs×3维方向矩阵，R为姿态矩阵，B为在载体坐标系下的基线矩阵，基线矩阵中的基线信息由单平台上主从天线间的距离确定，Q_yy为2fs×2fs维基线观测方差矩阵，f为基线伪码载波双差观测信号的频率、s为跟踪的天线数目，r为天线数目，q为姿态矩阵的维度；

B2、初始化原始搜索空间边界值以及整周模糊度矩阵Z；

B3、设置搜索空间上限边界值并开始搜索整周模糊度：

搜索空间上限边界值由表达式：确定，表示由模糊度浮点解矩阵得到的姿态浮点解矩阵，是由当前整周模糊度矩阵得到的姿态矩阵，为基于模糊度浮点解矩阵的观测方差阵，为基于姿态浮点解矩阵的观测方差阵；

在第k次搜索得到的整周模糊度Z_k+1使得C(Z_k+1)小于C(Z_k)时，以C(Z_k)为搜索空间上限的新边界值并开始下一次搜索直至搜索空间缩至最小；

以C(Z_k)为搜索空间下限的新边界值重新搜索进而确定最优整周模糊度。