[发明专利]基于阵列天线求解整周模糊度以实现单频测姿的方法

权利要求书

1.基于阵列天线实现单频测姿的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

(1)设计直线型阵列天线，并按照设定规则配置天线阵元间距；

(2)建立载波相位单差方程或载波相位双差方程，共钟接收机之间采用所述载波相位单差方程，不共钟接收机采用所述载波相位双差方程；

(3)对于间距小于半个载波波长的第一组天线，求解所述第一组天线的载波相位整周模糊度，确定第一组天线对应的第一条基线矢量的初始姿态；

(4)根据上一组天线对应的基线矢量的初始姿态角，来计算下一组天线对应的基线矢量的载波相位整周模糊度，求解所述下一组天线对应的基线矢量所确定的姿态角；

(5)在载体上构建直线型阵列天线，确定载体的姿态角。

2.根据权利要求1所述基于阵列天线实现单频测姿的方法，其特征在于，步骤(1)，在所述直线型阵列天线中，将位于阵列一端的一个天线阵元作为参考天线，所述参考天线与所述直线型阵列天线中的每一个天线阵元均构成一天线组；所述参考天线与相邻的天线阵元构成第一组天线，所述第一组天线中天线阵元之间的间距小于半个载波波长，其余天线组中天线阵元之间的间距依次增大。

3.根据权利要求2所述基于阵列天线实现单频测姿的方法，其特征在于，在所述直线型阵列天线中，天线阵元之间的间距配置规则应该满足：

第一组天线的间距d₁满足第i+1组天线间距d_i+1与第i组天线间距d_i应满足

式中，λ为卫星导航星座系统任意频点的载波波长，σ为载波相位单差或双差的误差值，i＝1,2,3,...,M-1，其中M为所述直线型阵列天线中天线阵元的数量。

4.根据权利要求1所述基于阵列天线实现单频测姿的方法，其特征在于，卫星导航接收机通过所述天线阵元接收卫星导航信号，共钟接收机之间采用载波相位单差方程消除电离层延迟、对流层延迟、接收机钟差、卫星钟差的共同误差，不共钟接收机之间采用载波相位双差方程消除电离层延迟、对流层延迟、接收机钟差、卫星钟差的共同误差。

5.根据权利要求1或4所述基于阵列天线实现单频测姿的方法，其特征在于，对于共钟接收机，接收机之间的钟差是相同的，采用的单差方程为

式中，为天线r_i与参考天线r₀相对卫星s的载波相位单差值，e^s为两个天线相对卫星s的单位视线向量，b_i为两个天线组成的基线矢量，为载波相位单差整周模糊度，为载波相位单差测量误差值；

对于不共钟接收机，接收机之间的钟差是不同的，采用的双差方程为：

式中，为天线r_i与参考天线r₀相对卫星i和卫星j的载波相位单差值，eⁱ、e^j为天线相对卫星i和卫星j的单位视线向量，b_i为两个天线组成的基线矢量，为载波相位双差整周模糊度，为载波相位双差测量误差值。

6.根据权利要求1所述基于阵列天线实现单频测姿的方法，其特征在于，步骤(3)中，对于间距小于半个载波波长的第一组天线对应的第一条基线矢量，采用单差或双差载波相位的四舍五入取整数作为所述第一条基线矢量的整周模糊度，利用单差或双差数学模型解算出第一条基线矢量的初始姿态。

7.根据权利要求1所述基于阵列天线实现单频测姿的方法，其特征在于，步骤(4)中：

根据第i+1条基线矢量b_i+1，求解出该基线矢量的仰角θ_i+1和方位角分别为：

式中，θ_i+1为基线的仰角，为基线的方位角，b_i+1,e、b_i+1,n、b_i+1,u分别表示基线的东向、北向、天向分量，d_i+1为基线的长度。