[发明专利]基于导航卫星信号短基线定姿的安装偏差标定与修正方法

说明书

本发明属于导航测量技术领域与卫星导航应用技术领域，公开了一种基于导航卫星信号短基线定姿的安装偏差标定与修正方法。首先，根据测量短基线的方向安装偏差(δA,δE)，计算其实际安装方向；其次，建立基于导航卫星信号的测量短基线方向矢量估值模型；接着，建立测量短基线安装偏差(δA,δE,δD)的估值模型；然后，标定测量短基线的安装偏差估值；最后，对测量短基线的安装偏差进行修正。本发明对测量短基线的安装方向和测量短基线的安装长度没有太高的安装精度要求，安装好了之后，就可以利用本发明的方法对测量短基线的安装偏差进行准确标定，并直接利用标定结果精确修正目标定姿测量数据。解决了目前没有基于导航卫星信号短基线定姿的安装偏差标定与修正方法的问题。

技术领域

本发明属于导航测量技术领域与卫星导航应用技术领域，涉及一种基于导航卫星信号短基线定姿的安装偏差标定与修正方法。

背景技术

目前，实际应用的基于导航卫星信号的目标姿态测量方法都要求米级、甚至十米级以上长度的测量基线，使得目前卫星导航信息定姿应用都集中在大型目标上，而小型与微型目标无法进行目标姿态测量。为了使基于导航卫星信号的目标姿态测量方法也能够应用于微小目标之中，首先需要解决短基线安装偏差标定与修正问题。而对于小于导航卫星下行载波信号最短波长一半的短基线来说，测量基线安装偏差对定姿精度的影响相对较大，在微小尺寸上要求高精度控制与高精度标定测量基线的方向与长度都需要较高的工艺水平，成本消耗也较大。为了有效控制导航卫星信号短基线定姿产品制造装配的工艺技术要求，有效控制制造成本，迫切需要一种全新的测量短基线安装偏差标定与修正方法。该方法不仅可以对测量短基线的方向与长度进行准确标定，而且可以直接利用标定结果精确修正目标定姿测量数据，同时特别要求这种标定与修正方法的实施过程简单、技术要求不高、消耗成本较低。基于此，我们研究了这种利用导航卫星信号直接进行短基线安装偏差标定与修正的方法，该方法不仅满足上述多方面的要求，而且还大大降低了基于导航卫星信号短基线定姿产品的制造工艺技术要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于导航卫星信号短基线定姿的安装偏差标定与修正方法，该方法不仅可对长度小于卫星下行载波信号半个波长之内的测量短基线的安装方向与长度进行准确标定，而且可以直接利用标定结果精确修正目标定姿测量数据，保证了高精度的目标姿态测量。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种基于导航卫星信号短基线定姿的安装偏差标定与修正方法，包括如下步骤：

步骤一：根据测量短基线在当地北天东坐标系中的实际安装方向与要求安装方向的偏差(δA,δE)，计算测量短基线在地心坐标系中的实际安装方向

步骤二：建立基于导航卫星信号的测量短基线方向矢量估值模型；

在地心坐标系中，建立测量短基线方向矢量的估值模型为：

式中，δθ_ij为导航电波到达两个接收机的电波相位差，且ε_ij为对应相位差的测量误差，

步骤三：建立测量短基线安装偏差(δA,δE,δD)的估值模型；

建立采样时刻k(k＝1,2,…,N_k)的测量短基线安装偏差的估值模型如下：

式中，和分别表示和在第k个采样时刻的取值。

步骤四：利用最小二乘法求解步骤三中建立的安装偏差估值模型，得到测量短基线的安装偏差估值

步骤五：对测量短基线的安装偏差进行修正。

进一步的，所述步骤一中，计算测量短基线在地心坐标系中的实际安装方向公式如下：