[发明专利]一种调零天线卫星导航接收机定位校正方法

摘要

一种调零天线卫星导航接收机定位校正方法，其特征在于：(1)以阵列几何中心为原点建立直角坐标系XYZ，则阵元坐标矢量ρn为已知量；(2)通过阵列参数得到两种不同的相位方向图表示方法，并建立方程；(3)在方程中选取多个不同的角度值，建立方程组，求解XYZ坐标系下相位中心坐标M；(4)由天线姿态参数构成旋转矩阵S；(5)导航接收机解算的相位中心在WGS‑84坐标系下坐标为M′；(6)通过M、S、M′可以计算调零天线几何中心在WGS‑84坐标系下坐标V，完成定位误差校正。该方法能够实时校正由于调零天线加权导致的卫星导航接收机定位误差，可以应用于采用调零天线的高精度卫星导航接收机。

主权项

1.一种调零天线卫星导航接收机定位校正方法，其特征在于：(1)天线阵面是N个理想点源阵元构成的均匀平面阵列，阵元间距l为载波频率对应波长的一半，其中N是大于1的自然数；以阵列几何中心为原点建立直角坐标系XYZ，阵面位于X‑Y平面内，Z轴垂直阵面；任一阵元n在坐标系下的位置用矢量ρ_n表示，其中n＝1,...,N；设阵列相位中心与阵列几何中心不重合，其位置坐标用矢量M＝[x_a y_a z_a]^T表示，则M为待求解量，符号“T”表示求转置；(2)已知调零天线第n个阵元的加权值A_n和分别表示幅度、相位加权值，k为空间波数，k＝2π/λ；假设表示在角度方向上距原点单位距离处的相位方向图，θ和分别表示俯仰角和方位角，则相位方向图可以表示为其中，angle意为对表达式取相角，表示方向对应的单位矢量；同时，根据相位中心的定义，调零天线在角度方向上距原点单位距离处的相位方向图还可以表示为把上述两种相位方向图计算方法结合，可以得到方程(3)在卫星信号入射角度范围内任意取Q个离散角度Q为大于3的整数，q＝1,...,Q，代入第(2)步的方程中，得到Q个方程构成的方程组；利用最小二乘法求解该方程组，得到阵列相位中心坐标M＝[x_a y_a z_a]^T；(4)根据调零天线姿态传感器，获得天线阵面在WGS‑84坐标系下的姿态信息，并由姿态信息计算旋转矩阵S；(5)导航接收机解算的接收机位置坐标为M′＝[x_b y_b z_b]^T，该坐标其实是调零天线相位中心在WGS‑84坐标系下的坐标值；准确的接收机位置为调零天线几何中心在WGS‑84坐标系下的坐标值V，为待求解量；(6)由于M和M′是调零天线相位中心分别位于XYZ和WGS‑84两个坐标系下的坐标，同时调零天线几何中心为XYZ坐标系原点，所以调零天线几何中心在WGS‑84坐标系下坐标为V＝[x₀ y₀ z₀]^T＝M′‑SM。