【技术实现步骤摘要】
利用GNSS测速原理的双天线定向测姿的方法
本专利技术属于GNSS卫星导航定位和测绘科学
,具体是指一种利用GNSS测速原理的双天线定向测姿的方法。
技术介绍
在GNSS卫星导航定位和测绘科学技术及其应用领域中,如车载、机载、船载导航定位、地下工程贯通测量以及武器系统机动发射等,均需要确定载体方位或姿态。传统的方法有磁罗盘、寻北陀螺仪、惯性导航系统。其中,磁罗盘实际测姿精度易受周边电磁场环境影响,寻北陀螺仪测姿受到地域限且其造价成本较高,惯性导航系统测姿误差会随时间积累且其造价非常高。卫星导航系统具有全球、全天候、抗干扰性能好的特点,广泛应用于授时、定位和测速。同时高精度GNSS设备迅速发展,使得以GNSS构建载体测姿系统成为全新的定向测姿技术途径。目前,现有GNSS定向测姿系统均是通过测量天线间基线向量实现载体定向或测姿(简称为基线向量测姿)。因此,若需确定载体方位,至少需要安装两个GNSS天线;若需确定载体三个姿态角,至少需要安装三个GNSS天线。如:专利CN1632465A采用两个天线实现了卫星定向;专利CN104597471A采用任意布置同一平面的三个GNSS天线,并通过载波单差观测方差估算载体姿态矩阵;专利CN102998690A将三个GNSS天线布置成直角三角形,利用载波双差方程估算测姿矩阵。需指出的是,现有定向测姿方法利用GNSS载波相对定位原理获得高精度基线向量,必须处理整周模糊度固定和周跳探测修复等棘手难题。而且,对于动态载体,模糊度固定和周跳探测修复的实时理论算法仍属于开放性研究难题。
技术实现思路
为解决上述现有难题,本专利技术提出 ...
【技术保护点】
1.利用GNSS测速原理的双天线定向测姿的方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤一、在载体上安装GNSS双天线定向测姿装置,所述双天线定向测姿装置包括GNSS双天线、接收机、电动导轨、滑块、步进电机、运动控制器,所述GNSS双天线包括天线a和天线b,天线a和电动导轨设于载体上,天线b通过滑块固设于电动导轨上,调节天线a和天线b高度使之与电动导轨平面平行,运动控制器与天线b连接,通过运动控制器使天线b在电动导轨上运动;步骤二、通过通讯数据线连接双天线定向测姿装置和计算机,实时接收GNSS载波、伪距和多普勒数据;步骤三、用GNSS单点定位实时获得载体位置[B(t),L(t),H(t)];以GNSS天线a或者天线b的位置表示载体位置,可采用伪距单点定位或精密单点定位求解载体空间直角坐标,进而由空间直角坐标与大地坐标转换公式实时计算载体大地坐标;步骤四、利用多普勒观测值实时获得GNSS天线速度
【技术特征摘要】
1.利用GNSS测速原理的双天线定向测姿的方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤一、在载体上安装GNSS双天线定向测姿装置,所述双天线定向测姿装置包括GNSS双天线、接收机、电动导轨、滑块、步进电机、运动控制器,所述GNSS双天线包括天线a和天线b,天线a和电动导轨设于载体上,天线b通过滑块固设于电动导轨上,调节天线a和天线b高度使之与电动导轨平面平行,运动控制器与天线b连接,通过运动控制器使天线b在电动导轨上运动;步骤二、通过通讯数据线连接双天线定向测姿装置和计算机,实时接收GNSS载波、伪距和多普勒数据;步骤三、用GNSS单点定位实时获得载体位置[B(t),L(t),H(t)];以GNSS天线a或者天线b的位置表示载体位置,可采用伪距单点定位或精密单点定位求解载体空间直角坐标,进而由空间直角坐标与大地坐标转换公式实时计算载体大地坐标;步骤四、利用多普勒观测值实时获得GNSS天线速度记天线a、b和第j号卫星t时刻的多普勒观测值分别为和设固定在载体上天线a的速度为安装在导轨上的天线b的速度为则GNSS天线速度方程如下:式中,表示t时刻卫星j的多普勒频移观测值;为伪距变化率;为天线a钟差变化率;为卫星j的钟差变化率;为卫星j与天线a相对论效应变化率;C为光速;为其他观测值噪声变化率等;忽略GNSS天线标记,当同步观测n颗卫星(大于四颗),写成矩阵形式并由最小二乘估计可得GNSS天线速度估计公式:式中,式中,为t时刻天线近似位置至卫星j方向上的方向余弦,(x0,y0,z0)表示天线近似三维坐标,(Xj,Yj,Zj)为卫星j坐标,表示天线到卫星j的近似距离,表示卫星j的速度,表示GNSS天线的速度,表示多普勒观测值的权阵;步骤五、GNSS天线站心系速度换算;天线a安装在载体上,则天线a速度即为载体速度;而天线b是通过滑块固连在导轨上,则天线b速度是载体速度和相对导轨速度的合成。将天线b导轨速度记为则为将天线a速度和天线b轨速换算到站心系速度,需分别采用如下公式:式中,Na(t),Ea(t),Ua(t)分别表示天线a在站心系下三个方向速度;Norb(t),Eorb(t),Uorb(t)分别表示天线b导轨在站心系下三个方向速度;或者步骤六、动态载体三维姿态实时估计;根据天线a载体的站心速度和天线b导轨的站心系...
【专利技术属性】
技术研发人员:刘志平,杨丁亮,张明凯,张鑫,查剑锋,
申请(专利权)人:中国矿业大学,
类型:发明
国别省市:江苏,32
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。