[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

技術領域

本發明涉及一種定位定向方法，特別是一種三天線定位定向的方法。

背景技術

目前國內外使用的定位定向方法主要有純慣性定位定向方法、GPS+MEMS組合導航方法、四天線GPS定位定向方法等幾個種類。其中純慣性定位定向方法短時間內它測得的姿態和航向非常準確，但隨著時間的延續它不能很準確的得到姿態角度同時位置數據也會發散。GPS+MEMS組合導航方法的姿態精度受到MEMS的制約不能滿足高精度姿態要求。四天線GPS定位定向方法有其使用局限性，在很多情況下不能滿足四個GPS天線同時接收到相同的幾顆衛星信號的條件，導致四天線GPS定位定向設備無法進行姿態解算。

發明內容

本發明目的在于提供一種三天線定位定向的方法，解決多個GPS不能同時接收到相同的幾顆衛星信號，在很多情況下不能進行姿態解算的問題。

一種三天線定位定向的方法的具體步驟為：

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。