[發明專利]一種導航衛星姿態測量方法

無效

• 申請號: 200910181578.0
• 申請日: 2009-07-28
• 公開（公告）號: CN101614802A
• 公開（公告）日: 2009-12-30
• 發明（設計）人: 常傳文
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第二十八研究所
• 主分類號: G01S3/14
• 分類號: G01S3/14
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙）
• 代理人: 柏尚春

技術領域

本發明涉及一種導航衛星姿態測量方法，特別是一種可應用于各種載體(如航天器、飛機、船舶等)等需要進行姿態測量領域的導航衛星姿態測量方法。

背景技術

載體姿態測量是指利用導航衛星技術測定載體(航天器、飛機、船舶等)的姿態(航向角、俯仰角和橫滾角)，它是航空、航天、航海以及陸地導航中的關鍵技術，已成為導航信息處理的重要研究分支。

載體姿態測量的基本思路是在載體平臺上適當配置二個以上非共線的衛星天線，利用載波相位差分測量技術，即利用多個天線接收的載波相位差、觀測點的大地緯度和經度和導航電文信息，通過一定的算法實時解算天線之間確定的基線向量，從而得到載體的姿態信息。該方法需要快速、準確、可靠地確定整周模糊度；特別是處于運動狀態的載體，更需要實時求解出整周模糊度。

傳統的使用導航衛星測姿算法如LAMBDA算法(Least-squares?AmbiguityDecorrelation?Adjustment)在初始解算整周模糊度時，都采用直接求解的方法，因而存在諸如計算復雜度高、可操作性差等問題。

發明內容

發明目的：本發明所要解決的技術問題是針對現有技術的不足，提供一種導航衛星姿態測量方法。

技術方案：本發明公開了一種導航衛星姿態測量方法，包括以下步驟：

步驟(1)，接收機觀測衛星信號的載波相位、觀測點的大地緯度、經度和導航電文；

步驟(2)，解析出載波相位φ，并根據觀測點的大地緯度、經度和導航電文解析衛星的高度角α、方位角Ω；其中，載波相位φ從上述觀測數據中讀取出來。衛星的高度角α、方位角Ω由觀測點的大地緯度和經度和導航電文中的數據計算得到。具體的說，由觀測點的大地緯度和經度可計算出天線的位置，由導航電文可得到衛星的位置，結合天線的位置和衛星的位置就可以計算出衛星相對于天線的高度角α、方位角Ω。(計算方法可參見文獻：周紅進，許江寧，《GPS衛星位置計算及精度鑒定方法研究》，計算機測量與控制，2005，13卷11期，1177-1179頁。)

步驟(3)，采用蟻群算法搜索衛星的基線姿態角和β；

步驟(4)，計算基線矢量b；基線矢量包含長度屬性和方向屬性。

步驟(5)，反算雙差整周模糊度矩陣N。

本發明步驟(3)中，根據公式：

cos[2π(Nij+δij)]]]>

計算基線姿態角和β；其中，b為基線長度，λ為射頻載波的波長，αⁱ和α^j分別是衛星i和j對基線的載波平面的高度角，Ωⁱ和Ω^j分別是衛星i和j對基線的載波平面的方位角，和β則為基線矢量的航向角和俯仰角；N^ij為相位雙差整周模糊度，δ^ij為觀測噪聲，是均值為零的高斯白噪聲。

本發明步驟(4)中，步驟(3)已計算出基線姿態角(航行角俯仰角β)，又已知基線長度b，因此根據極坐標和直角坐標的關系可得基線在當地水平直角坐標系下的三維分量[X_zs?Y_zs?Z_zs]：

式(10)；

進一步計算出基線在地心坐標系下的三維分量[ΔX?ΔY?ΔZ]：