[發明專利]一種三天線定位定向的方法

有效

• 申請號: 201210028095.9
• 申請日: 2012-02-09
• 公開（公告）號: CN102590839A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 葛曉飛
• 申請（專利權）人: 北京機械設備研究所
• 主分類號: G01S19/42
• 分類號: G01S19/42;G01S19/53;G01S3/14
• 代理公司: 中國航天科工集團公司專利中心 11024
• 代理人: 岳潔菱

1.一種三天線定位定向的方法，其特征在于本方法的具體步驟為：

第一步??搭建三天線定位定向系統

三天線定位定向系統，包括：GPS天線A、GPS天線B、GPS天線C、雙頻GPS接收機A、雙頻GPS接收機B、雙頻GPS接收機C、數據采集模塊、數據存儲模塊、中心控制模塊、實時星歷解算模塊、定位測速模塊、基線解算模塊、模糊度解算模塊和姿態解算模塊；

數據采集模塊的功能為采集GPS的數據；

數據存儲模塊的功能為存儲采集到的GPS數據；

中心控制模塊的功能為進行定位定向系統的中心控制；

實時星歷解算模塊的功能為實時解算GPS衛星星歷；

定位測速模塊的功能為根據GPS衛星數據計算載體的速度；

基線解算模塊的功能為解算兩個GPS天線之間的連線與地理北向之間的夾角；

模糊度解算模塊的功能為解算GPS的模糊度；

姿態解算模塊的功能為通過GPS天線解算載體的姿態；

GPS天線A、GPS天線B、GPS天線C分別與雙頻GPS接收機A、雙頻GPS接收機B、雙頻GPS接收機C采用射頻接口連接；雙頻GPS接收機A、雙頻GPS接收機B及雙頻GPS接收機C的數據接口與數據采集模塊相連，數據存儲模塊的數據接口分別與數據采集模塊的三個數據接口相連，實時星歷解算模塊的數據接口分別與數據采集模塊的三個數據接口相連，實時星歷解算模塊、定位測速模塊、基線解算模塊、模糊度解算模塊與姿態解算模塊采用數據接口連接，中心控制模塊的控制接口與數據采集模塊連接，中心控制模塊的控制接口與數據存儲模塊連接，中心控制模塊的數據接口與實時星歷解算模塊連接，中心控制模塊的數據接口與定位測速模塊連接，中心控制模塊的數據接口與基線解算模塊連接，中心控制模塊的數據接口與模糊度解算模塊連接，中心控制模塊的數據接口與姿態解算模塊連接；GPS天線A與?GPS天線B之間的基線、GPS天線A與GPS天線C之間的基線成90°；

第二步??雙頻GPS接收機捕獲及跟蹤信號

雙頻GPS接收機捕獲GPS信號，捕獲過程包括時域和頻域的兩維搜索；雙頻GPS接收機完成偽碼的粗對齊，得到中頻信號的載波粗估計值，隨后轉入碼跟蹤和載波跟蹤過程，達到碼相位精確對齊和載波頻率精確跟蹤；

第三步??三天線定位定向系統讀取GPS數據

中心控制模塊向數據采集模塊發送數據采集命令，數據采集模塊分別讀取三個對應的雙頻GPS接收機接收的GPS數據；數據采集模塊將采集到的數據文件同時向數據存儲模塊和實時星歷解算模塊發送；

第四步??三天線定位定向系統存儲GPS數據并解算星歷

數據存儲模塊將接收到的數據文件存儲起來；實時星歷解算模塊實時解算GPS衛星的空間位置；

第五步??三天線定位定向系統進行單點定位并計算速度

定位測速模塊根據GPS數據和實時星歷解算模塊輸出結果計算載體的位置、速度，同時定位測速模塊使用雙差方式消除接收機與衛星鐘差影響；

第六步??三天線定位定向系統解算雙GPS基線向量

基線解算模塊根據實時星歷解算模塊輸出結果，組建附有基線長度約束的GPS基線差分觀測方程，進行動基線向量解算；

第七步??三天線定位定向系統解算GPS最佳模糊度

模糊度解算模塊使用附有基線長度約束條件的降相關平差法LAMBDA實時解算單GPS模糊度；

模糊度解算模塊以上次GPS最佳模糊度結果為基礎，組合出雙差GPS模糊度結果，連續解模糊度；利用卡爾曼濾波法進行解算，利用基線長度、俯仰角、偽距觀測值、載波相位作為約束條件解出模糊度的浮點解，然后按照最小二乘法與LAMBDA法相結合的搜索方式搜索多組模糊度，并按照殘差檢驗進一步檢查多組模糊度，最終確定出本次GPS最佳模糊度；上次GPS最佳模糊度是指前一解算周期GPS模糊度計算過程中，利用相關性、搜索時間及條件數的最優組合所解算出的模糊度值；

第八步??姿態解算模塊進行姿態解算

姿態解算模塊根據雙GPS基線向量和GPS最佳模糊度，解算雙頻GPS接收機A和雙頻GPS接收機B基線向量的方位角α和俯仰角β及精度指標；

解算雙頻GPS接收機A和雙頻GPS接收機C基線向量的俯仰角γ及精度指標；

第九步??中心控制模塊輸出導航數據

方位角α為載體的方位角、俯仰角β為載體的俯仰角、俯仰角γ為載體的橫滾角；GPS模糊度解算中輸出的雙頻GPS接收機A的位置為載體的位置，雙頻GPS接收機A的速度為載體的速度；?

經過以上步驟完成三天線定位定向。