[发明专利]一种基于GPS载波双差方程的姿态角直接求解方法

权利要求书

1.一种基于GPS载波双差方程的姿态角直接求解方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）采用三个GPS接收机测量天线采集GPS卫星信号获取载波观测信息以直角处0号天线的载波观测信息作为基站信号；

（2）选取公共的可视卫星i，i＝1,2,…,M，并以可视卫星中仰角最大的卫星作为参考卫星，接收机获取三天线载波观测信息后，以基站天线观测信息为基准，分别将各天线相对同一可见卫星的载波信号向基站信号作差获取单差载波相位观测量n=0,1,2，然后对应不同天线，将各卫星单差载波信息向参考卫星的单差载波观测量作差得到双差载波观测量

（3）利用公式所示载波观测量与姿态

角的关系式，建立姿态角解算方程，其中，表示n号天线的双差载波观测量；λ表示载波波长，单位：m；表示双差整周模糊度；表示卫星i到参考天线的视线向量；R表示地理系到载体系的姿态矩阵；表示地理系到地心系的姿态转换矩阵；y，r，p表示载体的三个姿态角，分别为航向角、横滚角、俯仰角，即方程未知数；b_n表示载体坐标系下的基线向量，为已知量，单位：m；

（4）姿态测量系统实时获取单历元载波信号进行双差处理，按步骤（1）-（4）实时计算载体的姿态信息。

2.根据权利要求1所述的基于GPS载波双差方程的姿态角直接求解方法，其特征是：所述的天线采用直角正交式布局，即构成直角三角形平面，且安装距离在10m以上。

3.根据权利要求1所述的基于GPS载波双差方程的姿态角直接求解方法，其特征是：所述的姿态角解算方程计算流程为：

1）由于公式等号右边整周模糊度已知，因此将表示为：

y_t＝f(x)

其中，表示整周模糊度求解后历元时刻t的双差载波观测量；f(x)=λ-1-(I02-I01)T-(I03-I01)T...-(I0M-I01)TARERT(x)bn]]>表示以x为自变量的函数，x＝[y r p]^T；

2）给出初始姿态角在初始姿态角处对方程f(x)进行一阶泰勒级数展开，令Δx=ΔyΔrΔpT=y-y^r-r^p-p^T]]>为状态变量，方程简化为如下形式：

H.Δx＝Δy_t

式中，即第k次迭代中状态向量的估计结果x_k相对测量值的偏差；观测矩阵H为：

H=......-(I0i-I01)TARE(∂RT∂x)bn......]]>

其中，表示姿态矩阵对各姿态角的偏导数；

3）采用最小二乘估计解超定方程H·Δx＝Δy_t，其解为：

Δx＝(H^TH)^-1H^TΔy_t

4）设定迭代截止门限，估计出姿态角终值x：

x=yrp=y^+Δyr^+Δrp^+Δp.]]>