[发明专利]一种基于惯性导航系统和双天线GPS的定位测姿方法

权利要求书

1.一种基于惯性导航系统和双天线GPS的定位测姿方法，其特征在于，在载体上固定设置惯性导航系统INS和呈几何分布的两个GPS信号接收天线且对应设置两台接收机，使得两个GPS信号接收天线构成了一个二维基线向量AB；将基线的端点A作为坐标原点且采用A点位置的GPS原始数据解算结果作为端点A的位置坐标；将载波相位双差观测方程进行线性化处理，采用CLAMBDA算法利用约束条件求得整周模糊度a的最小二乘浮点解和基线向量b的估计值及其方差-协方差矩阵；同时，利用无约束的LAMBDA算法寻找一个最小二乘法估计解a_LLS，根据该估计解a_LLS与浮点解计算初始搜索空间大小，求得整周模糊度a，进而求出端点B的位置坐标；通过端点A和端点B的位置坐标和方向向量之间的关系，求解出载体的二维姿态信息。

2.根据权利要求1所述基于惯性导航系统和双天线GPS的定位测姿方法，其特征在于，所述将载波相位双差观测方程进行线性化处理，包括，在载波相位双差模式下相对定位的线性化观测方程可表示为：

y＝Aa+Bb+e (1)

式中，y为载波相位双差观测向量；a为整周模糊度向量；b为基线向量，属于3维实数向量R³；e为噪声及非建模误差项；A是整周模糊度向量的参数矩阵；B是基线向量的参数矩阵。

3.根据权利要求1所述基于惯性导航系统和双天线GPS的定位测姿方法，其特征在于，所述采用CLAMBDA算法利用约束条件求得整周模糊度a的最小二乘浮点解和基线向量b的估计值及其方差-协方差矩阵；同时，利用无约束的LAMBDA算法寻找一个最小二乘法估计解a_LLS，根据该估计解a_LLS与浮点解计算初始搜索空间大小，求得整周模糊度a，包括以下步骤：

S1、通过标准最小二乘法平差求基线向量估计值和模糊度最小二乘浮点解与及相应的方差-协方差矩阵，所述方差-协方差矩阵如下式(2)所示：

式中，为整周模糊度浮点解的方差矩阵；为最小二乘模糊度浮点解与基线向量估计值的协方差值；为基线向量估计值与模糊度最小二乘浮点解的协方差值；为基线向量估计值的方差矩阵；

S2、利用模糊度最小二乘浮点解基线向量估计值和方差-协方差矩阵通过使式(3)的目标函数最小作为约束条件求得模糊度向量的固定解，其计算式如式(3)所示：

式中：和分别为整周模糊度a的最小二乘浮点解和基线向量b的估计值；和分别为整周模糊度浮点解和基线向量估计值的方差矩阵；Zⁿ表示整数域；其解计作为模糊度的整数最小二乘估计；

S3、用模糊度最小二乘浮点解与整数最小二乘模糊度估计值的差纠正基线向量的最小二乘估计值即可得到基线向量的确定值

S4、为了选择一个合适的搜索空间，可以将整周模糊度候选解的搜索空间Ω定义为：

式中：和分别为整周模糊度a的浮点解和基线向量最小二乘估计值和分别为整周模糊度浮点解和基线向量最小二乘估计值的方差矩阵；Zⁿ表示整数域；χ²表示搜索空间的大小；

同时，使用无约束的LAMBDA算法寻找一个整数最小二乘法估计解a_LLS，根据该估计解a_LLS计算初始搜索的空间大小式中，为整周模糊度a的浮点解；为整周模糊度浮点解的方差矩阵；如果初始搜索空间内无解，则将搜索空间按照的方式不断扩大，直到模糊度搜索空间内有解，所求出的解即为整周模糊度a；其中，设定所述按照的方式不断扩大搜索空间，直到通过CLAMBDA解算出的整周模糊度候选解个数超过最大范围800。