[发明专利]一种基于双天线GPS的定位测姿方法

说明书

本发明基于双天线GPS的定位测姿方法，在刚性载体上呈几何分布设置两个GPS信号接收天线且对应设置两台接收机，使得两个GPS信号接收天线构成了一个二维基线向量；利用两个GPS信号接收天线的真实坐标值求得基线向量b_A,B；利用整周单差模糊度求得基线向量_A,B；如果基线向量b_A,B和_A,B乘积的平方根值与基线向量真实长度的差的绝对值小于阈值e₁，则采用基线向量b_A,B的坐标计算出刚性载体的二维坐标航向角α与俯仰角β，即完成刚性载体的定位测姿。本发明的有益技术效果是通过两种不同方法求解基线向量确定姿态，通过设计程序语言验证算法的可行性，保证了求解整周模糊度的快速性与准确性，有效提高了载体定位测姿的准确性和及时性。

技术领域

本发明涉及利用GPS卫星导航系统对载体进行姿态解算的方法，具体涉及到一种基于双天线GPS的定位测姿方法。

背景技术

GPS它不仅具有全球性、全天候和连续的精密三维定位能力，而且能实时地对载体的速度、姿态进行测量以及精密授时。GPS姿态测量技术是近年来卫星导航应用领域的热点之一，随着GPS接收机研制成本的降低，以及载波相位技术的日渐提高，基于GPS载波相位载体姿态测量技术的方法可以较好的克服传统测量手段的缺点，同时可以实现安装在载体上的GPS天线间的精确相对定位。利用这些精确相对定位的数据，可以很方便的计算载体的姿态或航向；同时还可以完成运载体的定位和授时，并且受环境的影响小，能够长时间进行高精度测姿任务，这使得GPS姿态测量成为近几年研究的热点之一。利用GPS载波相位观测量进行定向和定姿的研究为GPS开辟了又一个新的应用领域。

发明内容

为充分利用GPS定位系统对载体进行定位测姿，提高载体定位测姿的准确性和及时性，本发明提出一种基于双天线GPS的定位测姿方法。

本发明基于双天线GPS的定位测姿方法，在刚性载体上呈几何分布设置两个GPS信号接收天线且对应设置两台接收机，使得两个GPS信号接收天线构成了一个二维基线向量；利用两个GPS信号接收天线的真实坐标值求得基线向量b_A,B；利用整周单差模糊度求得基线向量如果基线向量b_A,B和乘积的平方根值与基线向量真实长度的差的绝对值小于阈值ε₁，则采用基线向量b_A,B的坐标计算出刚性载体的二维坐标航向角α与俯仰角β，即完成刚性载体的定位测姿；否则，重新求得基线向量b_AB和直至满足两者乘积的平方根值与基线向量真实长度的差的绝对值小于阈值ε₁；所述基线向量真实长度是指两个GPS信号接收天线构成的二维基线向量的长度的绝对值，可直接测量得到；所述阈值ε₁为基线向量真实长度的2％～5％。

进一步的，所述利用两个GPS信号接收天线的真实坐标值求得基线向量b_A,B，包括以下步骤：

S201、设接收机A的坐标为(X₁、Y₁、Z₁)且直接采用单点定位结果，接收机B的坐标为(X₂、Y₂、Z₂)且为待求量，接收机A与接收机B的距离很近，直接将已知的接收机A的坐标当做接收机B的概略坐标，(Δx、Δy、Δz)为接收机B的修正量；

S202、设有接收机A和接收机B于t时刻同时观测到两颗卫星，于是双差载波相位观测方程为：

为简化运算，将式(2)简化为下式(3)：