[发明专利]一种基于陀螺测量信息约束的GNSS载波相位模糊度求解方法

说明书

技术领域

本发明主要涉及到卫星导航领域，特指一种基于陀螺测量信息约束的GNSS载波相位模糊度求解方法。 

背景技术

全球卫星导航系统GNSS(Global Navigation Satellite System)目前主要指美国的GPS、俄罗斯的GLONASS、中国的北斗卫星导航系统和欧盟正在建设中的Galileo系统。目前，GPS在全球卫星导航系统中占主体地位。通过美国政府的大力推广和政策引导，近二十年来GPS定位技术得到了迅速的发展，应用领域日益广泛。GPS不仅可以用于导航定位，还可以应用于高精度定位，高精度的时间传递，外弹道与卫星轨道的测量及武器的制导等方面，例如通过与SINS结合。尤其是通过载波相位差分技术，可以毫米级的精度进行相对定位，若在同一载体上安装多接收机及天线，可以实现载体的定姿定向，但是一般来说，应用载波相位信息需要求解模糊度。 

捷联惯性导航系统SINS(Strapdown Inertial Navigation System)是一种既不依赖于外部信息，又不发射信息的自主式导航系统，具有隐蔽性好、抗干扰能力强等优点，缺点是导航误差随时间累积。将GNSS接收机与SINS进行组合，可以充分利用陀螺、加速度计短期精度高、不受外界干扰和卫星导航长期精度高的优点。 

对于SINS/GNSS多天线组合测姿系统来说，当SINS采用低精度陀螺、加速度计构成而难以实现自对准，初始对准期间SINS一般仅能提供车辆载体水平姿态概略测量，在短时间内无法输出可用的车辆载体航向信息，因此系统初始对准主要还是依靠GNSS载波相位测姿技术实现。GNSS模糊度求解是实现快速可靠初始对准的关键技术。尽管目前己有许多惯性辅助模糊度求解的成果，但都是基于惯性导航系统已经完成初始对准实现的，而在初始对准期间并未用到惯性测量信息辅助模糊度求解。为了提高初始对准期间GNSS载波相位测姿的快速性和可靠性，模糊度求解过程中经常会用到GNSS天线基线长度、基线间几何构型以及载体概略水平姿态等先验信息，且尽量避免载体发生转弯。 

迄今为止，鲜见公开的报道，能够在SINS/GNSS多天线组合航姿系统初始对准期间，利用惯性导航系统的陀螺测量信息对GNSS模糊度求解进行辅助，为车辆提供快速可靠的初始对准结果。 

总而言之，目前SINS/GNSS多天线组合测姿系统存在对准时间较长、复杂性高、对载体运动要求高等不足，难以满足陆基、航海、航空日益迫切的运动条件下实现高精度测姿等应 用要求。 

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种原理简单、解算速度快、精度高、稳定性好的基于陀螺测量信息约束的GNSS载波相位模糊度求解方法。 

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案： 

一种基于陀螺测量信息约束的GNSS载波相位模糊度求解方法，其步骤为： 

(1)以当前卫星接收机观测到卫星的几何精度因子最小为优化目标，得到四颗可见卫星作为主卫星； 

(2)根据多接收机天线对四颗主卫星的载波相位观测值，计算初始的双差载波相位模糊度搜索范围； 

(3)根据陀螺测量信息，以动态过程载体方位角变化值为约束条件，压缩模糊度搜索范围； 

(4)基于压缩后的模糊度搜索范围，求解得到正确的模糊度。 

作为本发明的进一步改进：所述步骤(1)的具体流程为： 

(1.1)得到优化指标GDOP的计算公式； 

在卫星导航系统中，伪距测量方程为： 

V＝AX-L                  (1)