[发明专利]一种卫星导航测姿方法和装置及无人机

权利要求书

1.一种卫星导航测姿方法，其特征在于，用于测试无人机的姿态，所述无人机上设置有不在同一条直线上的三个天线，所述方法包括：

获得卫星信号的原始观测量、星历以及天线的位置，所述原始观测量包括载波观测值和伪距观测值；

根据星历和天线的位置得出天线至卫星之间的单位矢量；

基于载波观测值得出载波双差，基于星历和天线的位置得出天线到卫星的单位矢量双差；

基于载波双差、天线到卫星的单位矢量双差和两个天线之间的基线长度，采用基线长度约束的最小二乘搜索方法求解整周模糊度，其中，所述基线长度为短基线；

基于所述整周模糊度、天线到卫星的单位矢量双差和载波双差得出三个天线之间的基线矢量；

基于天线的位置和三个天线之间的基线矢量得出姿态角；

所述采用基线长度约束的最小二乘搜索方法求解所述整周模糊度包括：

将跟踪到的卫星分为主星和冗余星，所述主星包括四颗，且四颗主星中的一颗作为参考星，所述参考星的仰角最高，其他三颗主星符合一定仰角和载噪比要求；

构造所述参考星与所述其他三颗主星的载波双差方程，确定主星载波双差方程的双差模糊度搜索范围，计算基线矢量可能解，所述基线长度范围为[d_min,d_max]，所述主星载波双差方程的双差模糊度搜索范围包括：

N₁选择一个具体的值后，w₁和l₁就确定，然后确定N₂的搜索范围为，

若

则N₃的搜索范围包括两个区间，

或，若

则

所述N₁、N₂、N₃分别为所述参考星与所述其他三颗主星的双差模糊度，λ为载波波长，所述l₁、l₁₁、l₂₁、l₂₂、l₃₁、l₃₂、l₃₃、l₂、l₃以及w₁、w₂、w₃根据四颗主星构造的载波相位双差观测方程的矩阵确定，所述为以周期为单位的载波相位双差观测值；

构造所述参考星与冗余星的载波双差方程，将所述基线矢量可能解代入冗余星载波双差方程，确定冗余星的双差模糊度；

根据所有卫星的双差模糊度，确定整周模糊度。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所有卫星的双差模糊度，确定整周模糊度包括：

将所有卫星的双差模糊度代入载波双差方程中，计算方程的残差平方和，在所有可能解中将最小残差平方和对应的整周模糊度取为待定解，当多个历元取得相同的待定解，确认此待定解即为固定解。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述基线矢量包括：从所述三个天线中的第一天线至第二天线的第一基线矢量，以及第一天线至第三天线的第二基线矢量；

所述基于天线的位置和三个天线之间的基线矢量得出姿态角包括：

基于所述第一天线和第二天线的位置以及所述第一基线矢量计算得到所述无人机的航向角和俯仰角；基于所述第一天线和第三天线的位置以及所述第二基线矢量计算得到所述无人机的滚转角。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述获得接收卫星信号的原始观测量之前，还包括：

利用单频接收机通过所述天线接收卫星信号。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，还包括：

将得出的姿态角和惯导数据融合，得到姿态角的优化估值，用于进行无人机姿态控制。