[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于雙天線適應(yīng)姿態(tài)變換的北斗接收機(jī)導(dǎo)航系統(tǒng)及方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111164961.2
• 申請(qǐng)日: 2021-09-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114114354A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-03-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 潘爽;馮林平;丁浩;孫東平;丁文強(qiáng);范作娥;顏光耀;崔沁青
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)人民解放軍海軍潛艇學(xué)院
• 主分類(lèi)號(hào): G01S19/42
• 分類(lèi)號(hào): G01S19/42
• 代理公司: 重慶縉云專(zhuān)利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 50237
• 代理人: 王翔

1.一種基于雙天線適應(yīng)姿態(tài)變換的北斗接收機(jī)導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于，包括飛行器和所述導(dǎo)航定位模塊。

所述飛行器上設(shè)置有n路天線；n≥2；n為正整數(shù)；

每路天線利用獨(dú)立的射頻通道向?qū)Ш蕉ㄎ荒K發(fā)送衛(wèi)星導(dǎo)航射頻信號(hào)；

所述導(dǎo)航定位模塊包括基帶信號(hào)捕捉模塊、導(dǎo)航處理模塊、偽距補(bǔ)償模塊、定位解算模塊和數(shù)據(jù)庫(kù)；

所述基帶信號(hào)捕獲模塊分別對(duì)每路衛(wèi)星導(dǎo)航射頻信號(hào)進(jìn)行采樣，得到衛(wèi)星導(dǎo)航基帶信號(hào)；采樣頻率記為f；每路衛(wèi)星導(dǎo)航射頻信號(hào)相互獨(dú)立；

所述基帶信號(hào)捕獲模塊對(duì)衛(wèi)星導(dǎo)航基帶信號(hào)進(jìn)行解碼，得到衛(wèi)星導(dǎo)航觀測(cè)量信息，并發(fā)送至導(dǎo)航處理模塊；

所述導(dǎo)航處理模塊對(duì)衛(wèi)星導(dǎo)航觀測(cè)量信息進(jìn)行解析，提取出天線到每個(gè)衛(wèi)星的偽距；

所述偽距補(bǔ)償模塊對(duì)天線到每個(gè)衛(wèi)星的偽距進(jìn)行補(bǔ)償，計(jì)算出飛行器中心位置到每個(gè)衛(wèi)星的修正偽距Ρ’，并發(fā)送至定位解算模塊；

所述定位解算模塊接收對(duì)飛行器中心位置到每個(gè)衛(wèi)星的修正偽距Ρ’進(jìn)行解算，得到飛行器位置；

所述數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)基帶信號(hào)捕捉模塊、導(dǎo)航處理模塊、偽距補(bǔ)償模塊、定位解算模塊的數(shù)據(jù)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于雙天線適應(yīng)姿態(tài)變換的北斗接收機(jī)導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于，所述基帶信號(hào)捕獲模塊同時(shí)對(duì)n路衛(wèi)星導(dǎo)航射頻信號(hào)進(jìn)行采樣。

3.根據(jù)偽距補(bǔ)償模塊權(quán)利要求1所述的一種基于雙天線適應(yīng)姿態(tài)變換的北斗接收機(jī)導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于，所述衛(wèi)星導(dǎo)航觀測(cè)量信息包括載波信息、衛(wèi)星擴(kuò)頻碼、電文原始信息和信號(hào)強(qiáng)度。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于雙天線適應(yīng)姿態(tài)變換的北斗接收機(jī)導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于，提取出天線到每個(gè)衛(wèi)星的偽距的步驟如下：

1)分別獲取每路衛(wèi)星導(dǎo)航基帶信號(hào)攜帶的衛(wèi)星導(dǎo)航觀測(cè)量信息；

2)判斷是否存在多路衛(wèi)星導(dǎo)航基帶信號(hào)攜帶同一衛(wèi)星導(dǎo)航觀測(cè)量信息的情況，若是，則根據(jù)信號(hào)強(qiáng)度和偽距殘差值選出一路衛(wèi)星導(dǎo)航基帶信號(hào)，并刪除其他衛(wèi)星導(dǎo)航基帶信號(hào)中對(duì)應(yīng)衛(wèi)星的導(dǎo)航觀測(cè)量信息。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于雙天線適應(yīng)姿態(tài)變換的北斗接收機(jī)導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于，選出衛(wèi)星導(dǎo)航基帶信號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)為：信號(hào)強(qiáng)度值最大和/或偽距殘差值最小。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于雙天線適應(yīng)姿態(tài)變換的北斗接收機(jī)導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于，衛(wèi)星到飛行器中心位置的修正偽距Ρ’如下所示：

Ρ’＝Ρ+δ； (1)

式中，Ρ為天線接收到的原始偽距；δ為天線到飛行器中心位置的距離。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于雙天線適應(yīng)姿態(tài)變換的北斗接收機(jī)導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于，定位解算模塊接收對(duì)飛行器中心位置到每個(gè)衛(wèi)星的修正偽距Ρ’進(jìn)行解算的步驟如下：

1)建立天線和衛(wèi)星之間的偽距計(jì)算方程，即：

式中，為天線到衛(wèi)星的實(shí)際距離；δt_u為衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)鐘差與光速的乘積；為其他誤差項(xiàng)；(x,y,z)為天線R位置坐標(biāo)；(x⁽ⁿ⁾,y⁽ⁿ⁾,z⁽ⁿ⁾)為衛(wèi)星S_n的位置坐標(biāo)；

2)對(duì)公式(2)在向量[x_k-1,y_k-1,z_k-1,δt_u,k-1]^T處進(jìn)行線性化，得到：

式中，r⁽ⁿ⁾(x_k-1)表示衛(wèi)星S_n與飛行器在k-1次迭代后求得的距離；

3)將公式(3)改寫(xiě)為矩陣形式，即：

Gx＝b (4)

式中，矩陣G表示向量x表示矩陣b表示

4)利用最小二乘法對(duì)公式(4)進(jìn)行解算，得到：

式中，Δx、Δy、Δz為天線坐標(biāo)修正量；Δδt_u為衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)鐘差與光速乘積的修正量；

5)基于天線坐標(biāo)修正量，更新天線位置坐標(biāo)(x，y，z)；天線位置即為飛行器坐標(biāo)。