[发明专利]一种定向测姿系统及方法

权利要求书

1.一种定向测姿方法，其特征在于：包括步骤如下：

步骤1、将天线阵列的卫星信号接收天线同时固定在需要测量的载体的表面，并且确保载体运动时天线阵列可以和载体一起运动；

步骤2、精确地测量天线阵列的每两个卫星信号接收天线之间的距离即实际基线长度，并将实际基线长度输入姿态测量子系统；

步骤3、卫星信号接收机通过天线阵列接收卫星信号，待卫星信号接收机成功定位之后向姿态测量子系统输出观测与定位数据；

步骤4、姿态测量子系统进行系统初始化，并在系统初始化的过程中，基于观测与定位数据中天线位置坐标，确定每2个卫星信号接收天线之间的基线向量的初始解；

步骤5、基于基线向量的初始解，利用改进的卡尔曼滤波算法，即在观测方程中引入了观测基线长度项，误差矩阵中引入了实际基线长度项，以及残差向量中引入了基线残差项，来求解浮点解；

步骤6、基于浮点解，利用改进的MLAMBDA算法进行整周模糊度搜索，即在双差观测方程中的各个整周模糊度的搜索过程中，引入实际基线长度作为求解各个整周模糊度固定解的搜索范围约束，来求解固定解；

步骤7、利用固定解求解出基线向量的精确值，并利用基线向量的精确值求解所测载体的姿态。

2.根据权利要求1所述的一种定向测姿方法，其特征在于：步骤4还进一步包括对天线位置坐标进行修正的过程，即：

r_m′＝r_m+v_m(t_s-t_m)

其中，r_m′为第m条卫星信号接收天线修正后的天线位置坐标，r_m为第m条卫星信号接收天线所对应的卫星信号接收机输出的观测与定位数据通过单点定位求解的天线位置坐标，v_m为第m条卫星信号接收天线所对应的卫星信号接收机输出的观测与定位数据中的速度，t_s为第s条卫星信号接收天线接收卫星信号的时刻，t_m为第m条卫星信号接收天线接收卫星信号的时刻，m,s＝1,2,…，N,N为天线阵列的卫星信号接收天线的数量。

3.根据权利要求1所述的一种定向测姿方法，其特征在于：改进后的卡尔曼滤波算法的观测方程h为：

式中，为观测与定位数据中第s条与第m条卫星信号接收天线对参考卫星和第k颗卫星的载波相位观测值的双差值，为观测与定位数据中第s条与第m条卫星信号接收对参考卫星和第k颗卫星的伪距观测值的双差值，k＝2,…,n，n为第s条与第m条卫星信号接收天线同时观测到的卫星颗数；bl_sm为第s条与第m条卫星信号接收天线之间的观测基线长度，r_m为第m条卫星信号接收天线所对应的卫星信号接收机输出的观测与定位数据通过单点定位求解出的天线位置坐标，r_s为第s条卫星信号接收天线所对应的卫星信号接收机输出的观测与定位数据通过单点定位求解出的天线位置坐标，s,m＝1,2,…,N,N为天线阵列的卫星信号接收天线的数量。

4.根据权利要求1所述的一种定向测姿方法，其特征在于：改进后的卡尔曼滤波算法的误差矩阵R为：

式中，bb_sm是第s条与第m条卫星信号接收天线之间的实际基线长度，R_φ为载波双差协方差矩阵，R_P为伪距双差协方差矩阵，s,m＝1,2,…,N,N为天线阵列的卫星信号接收天线的数量。

5.根据权利要求1所述的一种定向测姿方法，其特征在于：改进后的卡尔曼滤波算法的残差向量V为：

式中，V_φ为载波相位双差残差，V_ρ为伪距双差残差，V_b为第s条与第m条卫星信号接收天线之间的基线残差，bb_sm是第s条与第m条卫星信号接收天线之间的实际基线长度，bl_sm为第s条与第m条卫星信号接收天线之间的观测基线长度，m,s＝1,2,…，N,N为天线阵列的卫星信号接收天线的数量。