[發明專利]一種多天線平面投影加權測姿方法

有效

• 申請號: 202011184888.0
• 申請日: 2020-10-30
• 公開（公告）號: CN112325842B
• 公開（公告）日: 2022-07-01
• 發明（設計）人: 李梟楠;智奇楠;賈浩男;劉鵬飛;任鴻飛;劉鵬嬌;馬國駒;邢博文;于小涵
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第五十四研究所
• 主分類號: G01C1/00
• 分類號: G01C1/00;G06T7/60
• 代理公司: 河北東尚律師事務所 13124
• 代理人: 王文慶

本發明公開了一種多天線平面投影加權測姿方法，涉及多天線測姿領域。本方法通常適用于車載、機載等環境中多天線測姿的需求，特別是針對航向角測量的設計。本方法將多天線間基線投影到所測角度平面內，并選取適當權值，在平面內進行加權求解的方法求取姿態。本方法充分利用天線冗余信息，提升多天線測姿精度及魯棒性。

技術領域

本發明涉及多天線測姿領域，特別是針對航向角測姿的設計，將多天線間基線投影到所測角度平面內，并通過適當加權求解姿態的方法，充分利用天線冗余信息，提升多天線測姿精度。

背景技術

在車載及機載環境中，慣導測姿和多天線測姿是最常用的兩種姿態測量方法。慣導屬于一種航跡推算的方法，其先天存在隨時間發散的缺點。由于慣導中陀螺儀所測水平姿態有加速度計重力感應可以校準，因此航向角更易于發散。多天線測姿具有不隨時間發散的優勢，可以很好地彌補慣導的缺陷。在多天線與慣導組合測姿的系統中，多天線往往扮演航向角校正的角色。

多天線測姿是利用多個衛星導航天線和接收機同時跟蹤衛星導航信號，利用獲取到的載波相位、偽距等原始觀測量進行天線間兩兩相對定位，求解天線之間的基線，并根據基線朝向來解算姿態角。一個基線可以確定基線自身的航向角與俯仰角兩個角度。常用的三天線場景，通常只取兩個基線，其中一個基線按照載體前后朝向擺放，用于解算航向角與俯仰角；一個基線按照載體左右朝向擺放，用于解算橫滾角。這種常規方法對天線擺放有一定要求，且每個姿態角僅由一個基線確定，魯棒性很差。三天線之間可以確定三個基線，每個基線在某一姿態角所在平面的投影，加上安裝偏差角，均可以用于解算該姿態角。考慮到每個基線投影的長度及精度影響，增加適當的權值，可以充分利用天線冗余信息，解算出可靠性更高的姿態值。隨著天線數量增多，該方法可以充分利用基線數量成倍增加所帶來的冗余信息，極大地提升姿態角精度及魯棒性。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對多天線測姿場景，利用天線間所有基線解算值，提出一種多天線平面投影加權測姿方法，解算出可靠性更高的姿態值，并應用到某飛行測量系統內，提升姿態解算精度及魯棒性。

為了達到上述目的，本發明的技術方案是這樣實現的：

一種多天線平面投影加權測姿方法，包括以下步驟：

(1)根據天線在載體坐標系中的位置坐標，獲取天線之間形成的每個基線與機頭方向的航向安裝偏差角；

(2)在實時姿態解算中，對所有天線兩兩為一組進行相對定位差分解算，求解出n(n-1)/2個基線三維矢量其中，n為天線的總數；

(3)對每一個基線，根據精度衰減因子(DOP)乘以等效距離誤差(UERE)得到相對定位誤差估算值q_i，并根據基線解算結果判定每個基線的相對定位有效標志v_i；

(4)確定所求姿態角所在平面，將所有基線三維矢量投影到該平面內，利用所有投影二維矢量分別求解出在投影平面的角度，并去除該基線的安裝偏差角，獲得姿態角的推算值，并利用投影二維矢量的長度值、相對定位誤差估算值q_i和相對定位有效標志v_i計算每個姿態角的推算值對應權值，將所有姿態角的推算值進行加權平均獲得最終的姿態角。

其中，步驟(4)具體包括以下步驟：

(401)將所有基線三維矢量投影到航向角所在平面，即水平平面內，利用水平平面內每個投影二維矢量分別求解角度，并去除該基線的航向安裝偏差角，獲得n(n-1)/2個航向角的推算值，將航向角的推算值作為當前推算角；

(402)根據投影二維矢量的長度值、相對定位誤差估算值q_i和相對定位有效標志v_i，對每個當前推算角分別計算對應權值；

(403)對所有當前推算角進行加權平均，獲得最終的解算值；