[发明专利]一种基于天线阵列的卫星导航单频测姿方法

说明书

本发明涉及一种利用卫星导航系统进行姿态测定的方法，具体涉及一种基于天线阵列的卫星导航单频测姿方法。所述方法包括以下步骤：A）将不少于3个卫星导航接收机摆放在同一条直线上组成接收机阵列，最近的一组距离小于二分之一载波波长；B）进行姿态测量，测定姿态时先测定最短基线的姿态，再逐级递推到最长基线，获得一个精确的姿态结果。本发明相比于现有技术有如下优点：（1）相比于多频测姿系统，该系统只用单频接收机，成本低。（2）该系统算法简单，只采用最小二乘法，计算代价低，实时性强。（3）因为采用了多接收机的阵列，当其中一个出现问题时可以选用其它的接收机组合，系统健壮性强。

技术领域

本发明涉及一种利用卫星导航系统进行姿态测定的方法，具体涉及一种基于天线阵列的卫星导航单频测姿方法。

背景技术

物体姿态的测定在导航和控制领域是一个很重要的问题。利用惯性测量单元可以测定物体的姿态，但是测量记过是将角速度积分得到，所得的结果会随时间的增长而发散，需要经常进行校准，同时如何精确地测量初始的姿态也是一个问题。

卫星导航系统不存在随时间发散的问题，相对于陀螺仪价格也更为低廉，所以利用卫星导航系统进行姿态的测定是目前一个重要的研究方向。载波相位是卫星导航系统中的一个基本测量量，因为测量精度非常高，所以比较高精度的定位中主要都使用载波相位测量值。但是载波相位的测量存在整周模糊度的问题，如何解出整周模糊度就成为了利用载波相位进行高精度定位的主要问题。目前用单频接收机解整周模糊度成功率较低。利用多载波的组合解整周模糊度效果比较好，这样需要使用多频接收机，极大地增加了成本，同时计算量非常大，提高了对系统计算能力的要求，也影响了实时性。

发明内容

为了有效解决上述问题，本发明提供一种可提高单频接收机整周模糊度解算成功率，同时降低算法复杂度，提高实时性的基于天线阵列的卫星导航单频测姿方法。

1、一种基于天线阵列的卫星导航单频测姿方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

A)将不少于3个卫星导航接收机摆放在同一条直线上组成接收机阵列，最近的一组距离小于二分之一载波波长；

B)进行姿态测定，测定姿态时先测定最短基线的姿态，再逐级递推到最长基线，获得一个精确的姿态结果。

2、根据权利要求1所述的一种基于天线阵列的卫星导航单频测姿方法，其特征在于，所述步骤B)包括如下步骤：

1)首先进行测定最短基线的姿态，利用基线长度限制整周模糊度的取值；

2)根据最短基线姿态测定中获得的估计解，求得长基线姿态，利用估计解的精度和基线长度限制整周模糊度的取值；

3)长基线的解在下一个历元作为估计解给短基线，依次循环完成逐级地推到最长基线。

进一步地，所述测定姿态包括单差测姿及利用双差测姿。

进一步地，所述不少于3个卫星导航接收机其中一个接收机为基站，其他的为移动站，所述卫星导航接收机可接收到多颗卫星；

所述单差的测姿包括：计算载波相位单差

式中d_bⁱ，d_rmⁱ是基站b和移动站r_m到卫星i的距离，N_bⁱ和N_rmⁱ是基站b和移动站r_m与卫星i的整周模糊度，δt_b和δt_b是基站b和移动站r_m接收机时钟偏差造成的误差；

所述时钟偏差造成的误差是相等的，即