[发明专利]一种基于天线阵列的卫星导航单频测姿方法

摘要

本发明涉及一种利用卫星导航系统进行姿态测定的方法，具体涉及一种基于天线阵列的卫星导航单频测姿方法。所述方法包括以下步骤：A）将不少于3个卫星导航接收机摆放在同一条直线上组成接收机阵列，最近的一组距离小于二分之一载波波长；B）进行姿态测量，测定姿态时先测定最短基线的姿态，再逐级递推到最长基线，获得一个精确的姿态结果。本发明相比于现有技术有如下优点：（1）相比于多频测姿系统，该系统只用单频接收机，成本低。（2）该系统算法简单，只采用最小二乘法，计算代价低，实时性强。（3）因为采用了多接收机的阵列，当其中一个出现问题时可以选用其它的接收机组合，系统健壮性强。

主权项

1.一种基于天线阵列的卫星导航单频测姿方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：A)将不少于3个卫星导航接收机摆放在同一条直线上组成接收机阵列，最近的一组距离小于二分之一载波波长；B)进行姿态测定，测定姿态时先测定最短基线的姿态，再逐级递推到最长基线，获得一个精确的姿态结果，所述步骤B)包括如下步骤：1)首先进行测定最短基线的姿态，利用基线长度限制整周模糊度的取值；2)根据最短基线姿态测定中获得的估计解，求得长基线姿态，利用估计解的精度和基线长度限制整周模糊度的取值；3)长基线的解在下一个历元作为估计解给短基线，依次循环完成逐级递推到最长基线；所述测定姿态为单差测姿或双差测姿；其中所述不少于3个卫星导航接收机其中一个接收机为基站，其他的为移动站，所述卫星导航接收机可接收到多颗卫星；所述的单差测姿包括：计算载波相位单差式中d_bⁱ，d_rmⁱ是基站b和移动站r_m到卫星i的距离，N_bⁱ和N_rmⁱ是基站b和移动站r_m与卫星i的整周模糊度，δt_b和是基站b和移动站r_m接收机时钟偏差造成的误差；所述时钟偏差造成的误差是相等的，即定义单差的整周模糊度因为接收机之间的距离远小于接收机到卫星的距离；式中b_m为基线向量，eⁱ为视线向量，<>代表两个向量的夹角；所述得出如果没有整周模糊度，右边的区间范围小于1，即得L_m<λ/2，确定N_mⁱ的取值，所述测姿时根据上面的式子，在区间内找到唯一的一个整数即为Nmi，共收到k颗卫星，得到线性方程组：当k≥3，用最小二乘法解出基线矢量bm，解算出姿态；所述双差测姿包括：计算载波相位双差：定义双差的整周模糊度并把 带入方程因为b_m，eⁱ，e^j都是空间向量，并θ，分别是b_m，eⁱ，e^j与同一条参考直线的夹角；是两个视线向量的夹角，定义θ可任意取值，所述的取值范围为[‑1,+1]，得到值域是 夹角越大取值范围就越大，得到越小所得的取值范围就越小，允许的基线长度就越大；利用向量内积的性质求得得到：在区间内选出唯一的整数作为的取值，最后化为线性方程组当k不小于4时，会有不少于3个的双差，用最小二乘法解出基线矢量bm，解算出姿态。