[发明专利]用于确定天线阵列的取向的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1前序部分的确定用于卫星辅助定位系统的天线阵列的取向的方法，以及根据权利要求12的计算机程序产品。

背景技术

在通过卫星辅助定位系统确定位置或取向的过程中，通过天线或接收机接收来自卫星的信号，从所述信号能确定天线的位置。如果这些天线例如安装在车辆上，则能确定该车辆的位置。通过利用多个天线能获得车辆的位置，从而获得有关车辆取向的其它信息。通过利用至少三个固定到车辆上且具有已知几何布置的天线，则只要天线不是成线性布置且两个天线之间的连接线分别形成基线，则原则上最终可推导出车辆的三维取向。然而，通常采用包括4个天线的阵列，这是因为额外的天线在系统中引入了冗余度和进一步的可靠性。为了在接收信号的载波波长的范围内充分精确地确定位置，必须解算相位模糊度，这是因为天线仅检测相位偏移。可通过使用另外的天线来改善或加快对该相位模糊度的解算。

因为通常是通过至少三个天线接收来自至少4颗卫星的信号，从而产生组合问题。为了解决组合问题，采用例如通过最小平方拟合或通过统计方法的方法来从全部允许解中选择最优解。然而，因为待查解的总数通常非常大，而且特别是在动态应用的情况下，这些组合问题的解要花费相当大的计算，从而需要对所采用的算法进行有效设计。因此，存在着这样的研究关注，即，通过利用已有信息作为辅助条件或约束来限制待查解的总数，从而能从一组可能的解中去除一系列候选解，直到剩下的解确定位置或取向。

用于限制待查候选解总数的适当可能性为从事先已知的信息(诸如，已知的阵列几何布置)或从合理性假设(诸如，车辆相对于水平面最大倾斜)推导出约束。

例如在Euler，H.-J.的“GPS Attitude Determination：UtilizingAuxiliary Information to obtain Improved Results”，3^rd Int.Workshop，“High Precision Navigation”，1995年4月3-5日，Stuttgart以及Euler，H.-J.与Hill，Craig D.的“Attitude Determination：Exploitingall Information for Optimal Ambiguity Resolution”ION GPS 95，1995年9月12-15日，Palm Springs，California中描述了用于解算相位模糊度的方法。

在这些公开物中，采用站心坐标系(即，局部坐标系)来最佳地利用已知信息。在对解空间(resolution space)的计算和限定中，分别采用两个天线之间的几何关系(具体而言，它们的距离和高度差)，但是在三维空间内对基线取向的计算仍然是复杂的。

例如在Hill，Craig D.，Euler，H.-J.的“Optimal AmbiguityResolution Technique for Attitude Determination”(Proceedings ofthe 1996 IEEE Position Location and Navigation Symposium，PLANS，Atlanta，GA，USA，pages 263-269)中公开了用来连续限定解空间的合适方法。

传统的基线方法基于以下用于简单差分的线性化方程组。