[发明专利]一种双天线GPS测姿方法

说明书

为解决现有技术存在的测姿数据精度较低和花费较长的搜索时间等问题，本发明提出一种双天线GPS测姿方法，在测姿载体上呈几何分布设置两个GPS信号接收天线且对应设置两台接收机，采用GPS系统3R定位法确定天线Ⅰ的位置坐标，将天线Ⅰ的位置坐标定为概略坐标并对其进行修正，确定整周模糊度的值，然后，解算天线Ⅱ的位置坐标，最后，根据定位出的天线Ⅰ的位置坐标和天线Ⅱ的位置坐标确定测姿载体的偏航角和俯仰角，即进行测姿载体的姿态角解算。本发明的有益技术效果对天线Ⅰ的位置坐标进行了修正，提高了定位精度；采用波长对整周模糊度的搜索区间进行限制，降低了整周模糊度的搜索范围和时间复杂度，从而提高了测姿的精确度和及时性。

技术领域

本发明涉及利用卫星导航系统对载体进行姿态解算的方法，具体涉及到一种双天线GPS测姿方法。

背景技术

为了满足不同应用平台对姿态信息的需求，目前已有大量的姿态测量设备问世。例如，用于空间载体姿态测量的星敏感器、地平跟踪器、太阳敏感器和地磁仪等；用于为陆上或水下载体提供航向的磁罗盘、电磁罗盘；用于为各种飞行器、陆上运输设备、舰船、潜器、空间载体提供姿态信息的惯性器件等等。然而，在对姿态角及姿态变化率进行测量的过程中，上述各种姿态测量设备均存在一定的问题。光学和红外线仪器主要用于低动态和静态平台监测，例如星敏感器可以同时得到多颗观测星的视赤经、赤纬以及对应在像平面的位置信息，解算出载体在惯性系中的三轴姿态，并且可靠性高，隐蔽性好，精度不随时间变化。但星敏感器易受天气、地形或者其它客观因素的影响，不能实时地给出姿态或方位值。目前，高精度的实时姿态测量系统大都采用由陀螺和加速度计组成的惯性系统来实现，这种系统是自主导航系统，不受外界干扰，具有良好的隐蔽性和较强的高频动态测量能力，但其结构复杂、价格昂贵，当工作时间较长时惯性器件误差会随时间积累而引起测姿精度的降低。

GPS在全球范围内的三维精确定位、测时、测速和测定姿态的能力，使其成为先进的导航系统，受到了各国军方的重视，在卫星导航应用技术上投入了大量研究资源，以期提高武器装备的信息含量。GPS测姿系统只需要利用低成本的接收机即可以提供较高精度的姿态信息，以此来取代造价昂贵的传统测姿设备，同时还可以完成运载体的定位和授时，并且受环境的影响小，能够长时间进行高精度测姿任务，这使得GPS姿态测量成为近几年研究的热点之一。利用GPS载波相位观测量进行定向和定姿的研究为GPS开辟了又一个新的应用领域。

基于GPS双天线测姿系统具有传统的姿态系统所没有的优点，不仅能提供载体的位置、航向、速度等基本信息，而且能提供载体的偏航角和俯仰角。但是，在现有技术GPS双天线测姿方法中，没有对GPS定位数据进行修正，也没有对整周模糊度进行限制，以此得到的测姿数据精度相对较低，并且，整周模糊度的搜索范围较大，需要花费较长的搜索时间。显然，现有技术GPS双天线测姿方法存在着测姿数据精度相对较低和花费较长的整周模糊度搜索时间等问题。

发明内容

为解决现有技术GPS双天线测姿方法存在的测姿数据精度相对较低和花费较长的整周模糊度搜索时间等问题，本发明提出一种双天线GPS测姿方法。

本发明双天线GPS测姿方法，在测姿载体上呈几何分布设置两个GPS信号接收天线且对应设置两台接收机，采用GPS系统3R定位法确定天线Ⅰ的位置坐标，将天线Ⅰ的位置坐标定为概略坐标并对其进行修正，确定整周模糊度的值，然后，解算天线Ⅱ的位置坐标，最后，根据定位出的天线Ⅰ的位置坐标和天线Ⅱ的位置坐标确定测姿载体的偏航角和俯仰角，即进行测姿载体的姿态角解算。

进一步的，本发明双天线GPS测姿方法，包括以下步骤：

S1、在测姿载体上呈几何分布设置两个GPS信号接收天线且对应设置两台接收机，即天线Ⅰ和天线Ⅱ，接收机Ⅰ和接收机Ⅱ；

S2、利用GPS系统3R定位法确定天线Ⅰ的位置坐标；

S3、将天线Ⅰ的位置坐标设定为概略坐标，根据伪距线性误差方程对天线Ⅰ的位置坐标进行修正；