[发明专利]基于GPS载波相位姿态的无人船数据融合姿态测量方法

权利要求书

1.一种基于GPS载波相位姿态的无人船数据融合姿态测量方法，其特征在于，包括步骤：

构建两根单基线的三天线阵列，使其相互垂直；

采集基线上天线阵列所收集到的各观测卫星的原始GPS载波相位信号；

采用多次差分信号方法将各天线获取到的原始GPS载波相位信号进行作差得到差分信号；

对所述差分信号进行解析计算，获取基线在导航坐标系下的姿态信息；

将基线在导航坐标系下姿态信息进行运动学解析，即将基线在导航坐标系下的向量坐标代入转换矩阵，求得无人船三轴姿态欧拉角；

采集无人船惯性导航系统对无人船三轴欧拉角的测量值；

将两种不同姿态测量系统测量结果进行数据融合，获取最终姿态信息。

2.根据权利要求1所述的基于GPS载波相位姿态的无人船数据融合姿态测量方法，其特征在于：

所述单基线的三天线阵列具体是指三个GPS接收模块在一条直线上依次排列所构成的阵列，其中接收模块1与接收模块2之间距离小于载波信号一个波长距离，接收模块2与接收模块3之间距离为接收模块1与接收模块2之间距离的整数倍，且倍数不大于10。

3.根据权利要求2所述的基于GPS载波相位姿态的无人船数据融合姿态测量方法，其特征在于：

采集所述原始GPS载波相位信号时，各接收模块在同一时刻对各观测卫星的载波信号进行采集。

4.根据权利要求1所述的基于GPS载波相位姿态的无人船数据融合姿态测量方法，其特征在于：

所述采用多次差分信号方法时对同一卫星的观测值进行不同模块之间的作差，再对所述差值进行不同卫星之间的作差。

5.根据权利要求1所述的基于GPS载波相位姿态的无人船数据融合姿态测量方法，其特征在于：

所述对差分信号进行解析计算的步骤具体包括整周模糊度求解及姿态方程的求解。

6.根据权利要求1所述的基于GPS载波相位姿态的无人船数据融合姿态测量方法，其特征在于：

所述采集无人船惯性导航系统对无人船三轴欧拉角的测量值的步骤与采集原始GPS载波相位信号同时进行。

7.根据权利要求1所述的基于GPS载波相位姿态的无人船数据融合姿态测量方法，其特征在于：

所述数据融合的步骤具体为对两组不同来源数据依据其测量精度设置不同权重，进行加权平均。

8.根据权利要求2所述的基于GPS载波相位姿态的无人船数据融合姿态测量方法，其特征在于，所述整周模糊度求解具体是指求解基线上接收模块1与接收模块3之间载波信号相位差中大于一个周期的部分，以及相位差中包含若干完整周期的求解。

9.根据权利要求8所述的基于GPS载波相位姿态的无人船数据融合姿态测量方法，其特征在于，所述整周模糊度求解具体是通过接收模块1、接收模块2、接收模块3之间的几何关系求解接收模块1与接收模块3之间载波信号相位差的整周模糊度。

10.根据权利要求1所述的基于GPS载波相位姿态的无人船数据融合姿态测量方法，其特征在于，采集基线上天线阵列所收集到的各观测卫星的原始GPS载波相位信号时，剔除观测效果低于预期的若干卫星，保留3-4颗卫星的观测结果。