[发明专利]基于三分之一L1波长天线构型的小型无人机卫星寻北方法

摘要

一种基于三分之一L1波长天线构型的小型无人机卫星寻北方法，其包括在小型无人机上安装三个GPS多臂螺旋天线，构型为以三分之一L1波长为边长的等边三角形；调整构型使其主边与前向矢量平行；实时采集三路GPS原始载波相位观测量和星历；依据无模糊度准则对双差载波相位测量值进行筛选；利用筛选后的双差载波相位测量值估计基线浮点解；依据天线之间三分之一L1波长的几何长度对基线约束解进行迭代估计；分别求解等边三角形的三边航向角；三边航向角的角度验证；实施航向角均值估计等步骤。本发明方法能够在无需整周模糊度解算的情况下实现卫星定向，体积小，计算负荷轻，可用于低成本小型无人机寻北应用。

主权项

1.一种基于三分之一L1波长天线构型的小型无人机卫星寻北方法，其特征在于：所述的基于三分之一L1波长天线构型的小型无人机卫星寻北方法包括按顺序进行的下列步骤：(1)在小型无人机上安装三个GPS天线，GPS天线类型为测量型多臂螺旋天线；其中任意两个GPS天线彼此间距三分之一L1波长，并将三个GPS天线所在位置分别标记为A、B、C，则以ABC为顶点，三分之一L1波长为边长构成一个等边三角形；定义矢量边为从顶点A至顶点B，矢量边边为从顶点A至顶点C，矢量边为从顶点C至顶点B；(2)定义小型无人机的前向矢量，并调整步骤(1)所述的等边三角形的矢量边与前向矢量平行；(3)在小型无人机上安装三个GPS接收机且分别与步骤(1)所述的三个GPS天线通过射频同轴线缆相连；利用GPS接收机实时获取当前历元三路原始载波相位观测量和星历参数并输出；(4)在小型无人机上安装处理器，利用步骤3)中三个GPS接收机分别向处理器提供的原始载波相位观测量和星历参数，采用基于无模糊度双差载波相位观测量的方法求解基线，完成步骤1)所述的等边三角形的三条矢量边的航向角估计，并将获得的航向角估计值分别记为θ₁、θ₂和θ₃；(5)对三个航向角估计值θ₁、θ₂和θ₃实施角度验证：若航向角估计值θ₁顺时针旋转60°后与航向角估计值θ₂的误差小于5°并且同时满足航向角估计值θ₁逆时针旋转60°后与航向角估计值θ₃的误差小于5°，则角度验证成功，执行步骤(6)；否则，角度验证失败，当前历元无有效解，继续执行下一历元；(6)分别用步骤(5)角度验证成功的航向角估计值θ₁、θ₂和θ₃计算定义的前向与真北的夹角ψ，计算方法为ψ＝(θ₁+θ₂+θ₃)/3。