[發明專利]一種雙天線GPS測姿方法

有效

• 申請號: 201710421258.2
• 申請日: 2017-06-07
• 公開（公告）號: CN106990424B
• 公開（公告）日: 2020-07-28
• 發明（設計）人: 趙瑞莉;張治中;鄧炳光;李琳瀟;李慧敏;謝松
• 申請（專利權）人: 重慶重郵匯測通信技術有限公司
• 主分類號: G01S19/44
• 分類號: G01S19/44;G01S19/55
• 代理公司: 重慶乾乙律師事務所 50235
• 代理人: 侯懋琪

為解決現有技術存在的測姿數據精度較低和花費較長的搜索時間等問題，本發明提出一種雙天線GPS測姿方法，在測姿載體上呈幾何分布設置兩個GPS信號接收天線且對應設置兩臺接收機，采用GPS系統3R定位法確定天線Ⅰ的位置坐標，將天線Ⅰ的位置坐標定為概略坐標并對其進行修正，確定整周模糊度的值，然后，解算天線Ⅱ的位置坐標，最后，根據定位出的天線Ⅰ的位置坐標和天線Ⅱ的位置坐標確定測姿載體的偏航角和俯仰角，即進行測姿載體的姿態角解算。本發明的有益技術效果對天線Ⅰ的位置坐標進行了修正，提高了定位精度；采用波長對整周模糊度的搜索區間進行限制，降低了整周模糊度的搜索范圍和時間復雜度，從而提高了測姿的精確度和及時性。

技術領域

本發明涉及利用衛星導航系統對載體進行姿態解算的方法，具體涉及到一種雙天線GPS測姿方法。

背景技術

為了滿足不同應用平臺對姿態信息的需求，目前已有大量的姿態測量設備問世。例如，用于空間載體姿態測量的星敏感器、地平跟蹤器、太陽敏感器和地磁儀等；用于為陸上或水下載體提供航向的磁羅盤、電磁羅盤；用于為各種飛行器、陸上運輸設備、艦船、潛器、空間載體提供姿態信息的慣性器件等等。然而，在對姿態角及姿態變化率進行測量的過程中，上述各種姿態測量設備均存在一定的問題。光學和紅外線儀器主要用于低動態和靜態平臺監測，例如星敏感器可以同時得到多顆觀測星的視赤經、赤緯以及對應在像平面的位置信息，解算出載體在慣性系中的三軸姿態，并且可靠性高，隱蔽性好，精度不隨時間變化。但星敏感器易受天氣、地形或者其它客觀因素的影響，不能實時地給出姿態或方位值。目前，高精度的實時姿態測量系統大都采用由陀螺和加速度計組成的慣性系統來實現，這種系統是自主導航系統，不受外界干擾，具有良好的隱蔽性和較強的高頻動態測量能力，但其結構復雜、價格昂貴，當工作時間較長時慣性器件誤差會隨時間積累而引起測姿精度的降低。

GPS在全球范圍內的三維精確定位、測時、測速和測定姿態的能力，使其成為先進的導航系統，受到了各國軍方的重視，在衛星導航應用技術上投入了大量研究資源，以期提高武器裝備的信息含量。GPS測姿系統只需要利用低成本的接收機即可以提供較高精度的姿態信息，以此來取代造價昂貴的傳統測姿設備，同時還可以完成運載體的定位和授時，并且受環境的影響小，能夠長時間進行高精度測姿任務，這使得GPS姿態測量成為近幾年研究的熱點之一。利用GPS載波相位觀測量進行定向和定姿的研究為GPS開辟了又一個新的應用領域。

基于GPS雙天線測姿系統具有傳統的姿態系統所沒有的優點，不僅能提供載體的位置、航向、速度等基本信息，而且能提供載體的偏航角和俯仰角。但是，在現有技術GPS雙天線測姿方法中，沒有對GPS定位數據進行修正，也沒有對整周模糊度進行限制，以此得到的測姿數據精度相對較低，并且，整周模糊度的搜索范圍較大，需要花費較長的搜索時間。顯然，現有技術GPS雙天線測姿方法存在著測姿數據精度相對較低和花費較長的整周模糊度搜索時間等問題。

發明內容

為解決現有技術GPS雙天線測姿方法存在的測姿數據精度相對較低和花費較長的整周模糊度搜索時間等問題，本發明提出一種雙天線GPS測姿方法。

本發明雙天線GPS測姿方法，在測姿載體上呈幾何分布設置兩個GPS信號接收天線且對應設置兩臺接收機，采用GPS系統3R定位法確定天線Ⅰ的位置坐標，將天線Ⅰ的位置坐標定為概略坐標并對其進行修正，確定整周模糊度的值，然后，解算天線Ⅱ的位置坐標，最后，根據定位出的天線Ⅰ的位置坐標和天線Ⅱ的位置坐標確定測姿載體的偏航角和俯仰角，即進行測姿載體的姿態角解算。

進一步的，本發明雙天線GPS測姿方法，包括以下步驟：

S1、在測姿載體上呈幾何分布設置兩個GPS信號接收天線且對應設置兩臺接收機，即天線Ⅰ和天線Ⅱ，接收機Ⅰ和接收機Ⅱ；

S2、利用GPS系統3R定位法確定天線Ⅰ的位置坐標；

S3、將天線Ⅰ的位置坐標設定為概略坐標，根據偽距線性誤差方程對天線Ⅰ的位置坐標進行修正；