[發明專利]一種雙天線定位測向方法

在審

• 申請號: 202110401267.1
• 申請日: 2021-04-14
• 公開（公告）號: CN113126022A
• 公開（公告）日: 2021-07-16
• 發明（設計）人: 郝偉;謝梅林;曾迎春;田廣元;龔鵬;劉波;廉學正;李翔宇;朱敏;陳才剛;王洪康;張中正
• 申請（專利權）人: 成都金諾信高科技有限公司;中國科學院西安光學精密機械研究所
• 主分類號: G01S3/16
• 分類號: G01S3/16;G01S19/25
• 代理公司: 成都君合集專利代理事務所(普通合伙) 51228
• 代理人: 張鳴潔

一種雙天線定位測向方法，基于從站和主站的主天線、從天線，由主從天線的中心點確定原點做一個本地坐標系，然后將衛星測量到的主天線、從天線和從站在WGS84坐標系下的坐標轉換到地心直角坐標系下，然后再轉換到本地坐標系下，然后計算從站在本地坐標系下相對于原點的方向和距離，本方案提供了一個較為完善的測量從站相對于主站的方向和距離的方法。使得得到的從站相對于主站的距離和方向都基于衛星觀測數據，精確度更高。

技術領域

本發明涉及定位測向領域，特別涉及一種雙天線定位測向方法。

背景技術

早期GPS/北斗衛星定位系統一般采用的是偽距單點定位算法，GPS衛星發射的信號是由載波、測距碼和導航電文三部分組成的。GPS衛星所用的載波有兩個，即L頻段的L1(1575.42MHz)和L2(1227.6MHz)。其中L1載波是由衛星上的原子鐘所產生的基準頻率f0＝10.23MHZ倍頻154倍后形成的,其波長為19.03cm,L2載波是由基準頻率倍頻120倍后形成的,其波長是24.42cm。測距碼調制于載波上，是用于測定從衛星至接收機間的距離的二進制碼，是一種偽隨機噪聲碼。測距碼可以分為粗碼(C/A碼)和精碼(P碼或Y碼)，每個衛星所用的測距碼互不相同且相互正交。當前C/A碼調制于L1載波，其頻率為1.023MHz，碼元長度293m；L1、L2載波上均調制有P碼，其頻率為10.23MHz，碼元長度29.3m。

理論和實踐表明，接收機對信號的測量精度一般約為波長(或碼元長度)的1％，由此C/A碼的測量精度為29.3m，P碼的測量精度為2.93m，P碼的測量精度比C/A碼高。因為P碼不公開，所以實際工程中，都是用C/A碼偽距測量定位，能提供的單機定位精度是優于10米。為得到更高的定位精度，載波相位觀測技術并得到了發展，由于載波的波長遠小于碼的波長，所以在分辨率相同的情況下，載波相位的觀測精度遠較碼相位的觀測精度為高。例如，對載波L1而言，其波長為19cm，所以相應的距離觀測誤差約為2mm；而對載波L2的相應誤差約為2.5mm。載波相位觀測是目前最精確最高的觀測方法，它對精密定位上作具有極為重要的意義。

目前，多模衛星定位導航技術利用北斗與GPS系統之間的互操作性和兼容性，可以進一步減小定位誤差，保證導航系統的高質量。為了進一步提高定位精度，在現有的設備條件下，衛星接收機的測量精度不變，利用好數據處理算法，用相對定位取代單點定位，可以把定位精度提高一到二個數量級，即采用差分技術：載波相位差分定位。

載波相位差分：俗稱RTK差分技術，是實時處理兩個觀測站載波相位觀測量的差分方法，觀測基準主站設備將采集的載波相位等數據信息發給從站設備，從站進行求差解算坐標。載波相位差分定位可以得到相對定位精度達到厘米級，大量應用于需要高精度位置的領域。

而目前從一個基準觀測站測得另一個從站相對于基準觀測站的距離和方向，以指導基準觀測站實時把握從站的位置，在北斗或GPS系統下卻沒有一個較完善的方法。

發明內容

本發明的目的在于：提供了一種雙天線定位測向方法，基于主站的主天線和從天線，由主從天線的中心點確定原點做一個本地坐標系，然后將衛星測量到的主天線、從天線和從站在WGS84坐標系下的坐標經過一系列轉換，轉換到本地坐標系下，然后計算從站在本地坐標系下相對于原點的方位角、俯仰角和距離，提供了一個較為完善的測量從站相對于主站的方向和距離的方法。

本發明采用的技術方案如下：

一種雙天線定位測向方法，基于主站、從站和衛星，所述主站設置有主天線和從天線，主站的主天線和從天線連接到第一接收機，從站連接到第二接收機，包括以下步驟：

步驟S1：根據主天線和從天線的相對方向，在空間建立三維的本地坐標系，以主天線和從天線連成線段的中心點所在位置作為原點，以指向主天線或從天線的單位向量為法向量；

步驟S2：由衛星的星歷數據求解得到主天線、從天線和從站在WGS84坐標系下的坐標；