基于GPS载波相位姿态的无人船数据融合姿态测量方法技术

本发明专利技术公开了一种基于GPS载波相位姿态的无人船数据融合姿态测量方法，包括步骤：构建两根单基线的三天线阵列，使其相互垂直；采集基线上天线阵列所收集到的各观测卫星的原始GPS载波相位信号；采用多次差分信号方法将各天线获取到的信号进行作差得到差分信号；对差分信号进行解析计算，获取基线在导航坐标系下的姿态信息；将基线在导航坐标系下姿态信息进行运动学解析求得无人船三轴姿态欧拉角；采集无人船惯性导航系统对无人船三轴欧拉角的测量值；将两种不同姿态测量系统测量结果进行数据融合，获取最终姿态信息。本发明专利技术可以提高无人船在复杂海况下姿态测量的实时性、抗干扰性、准确性和测量效率，符合无人船姿态测量的发展趋势。

Data fusion attitude measurement method for unmanned ship based on GPS carrier phase attitude

The invention discloses a fusion method of attitude measurement, unmanned ship data GPS carrier phase attitude based on antenna array comprises the following steps: three construction of two single baseline, which are perpendicular to each other; collecting baseline antenna array to collect the original GPS carrier phase observation satellite signal; multiple differential signal signal method the antenna to obtain the difference by differential signal; the differential signal analytical calculation, obtain the baseline attitude information in the navigation coordinate system; the baseline attitude in the navigation coordinate system information for kinematic analysis for unmanned ship three axis attitude Euler angle acquisition; unmanned ship inertial navigation system of unmanned ship measurement three axis Euler angle value; two different attitude measurement system measurement results for data fusion, to obtain the final attitude information. The invention can improve the real-time performance, anti-interference, accuracy and measurement efficiency of the unmanned ship under complex sea condition, and is in line with the development trend of the attitude measurement of the unmanned ship.

【技术实现步骤摘要】
基于GPS载波相位姿态的无人船数据融合姿态测量方法
本专利技术涉及无人船姿态测量领域，尤其涉及一种基于GPS载波相位姿态测量的无人船数据融合姿态测量方法。
技术介绍
海洋是人类文明重要起源地，从人类诞生以来海洋就是文明发展的一个重要话题。自新时期时代开始，人类就已经迈出对海洋的探索的脚步，在探索中更是逐步形成了以开放为重要特征的海洋文化。从古至今，对海洋的开发利用都是一个国家、一个民族发展的一个重要课题，而进入现代时代以后，对海洋的探索与开发利用水平更是衡量一个国家国力水平的一个重要标准，而加强对海洋的开发利用，也是目前我国发展的一个重要方向。但是，我国地域宽广，拥有1.8万公里大陆海岸线以及1.4万公里岛屿海岸线，拥有海洋面积达470万平方千米，南北跨度大，海域海况复杂，受台风、季风等自然灾害影响大，这对海上工作人员的安全作业带来了极大的挑战。为了应对这一情况，加强对海洋的探索开发，同时保证海上作业人员的安全，研发无人船、无人水下机器人等无人智能设备成了目前我国海洋开发的一个重要课题，而在众多无人智能设备中，无人船更是以其轻便灵活、可控性高、生产成本低、采样测量实现简单等特点脱颖而本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于GPS载波相位姿态的无人船数据融合姿态测量方法，其特征在于，包括步骤：构建两根单基线的三天线阵列，使其相互垂直；采集基线上天线阵列所收集到的各观测卫星的原始GPS载波相位信号；采用多次差分信号方法将各天线获取到的原始GPS载波相位信号进行作差得到差分信号；对所述差分信号进行解析计算，获取基线在导航坐标系下的姿态信息；将基线在导航坐标系下姿态信息进行运动学解析，即将基线在导航坐标系下的向量坐标代入转换矩阵，求得无人船三轴姿态欧拉角；采集无人船惯性导航系统对无人船三轴欧拉角的测量值；将两种不同姿态测量系统测量结果进行数据融合，获取最终姿态信息。

【技术特征摘要】
1.一种基于GPS载波相位姿态的无人船数据融合姿态测量方法，其特征在于，包括步骤：构建两根单基线的三天线阵列，使其相互垂直；采集基线上天线阵列所收集到的各观测卫星的原始GPS载波相位信号；采用多次差分信号方法将各天线获取到的原始GPS载波相位信号进行作差得到差分信号；对所述差分信号进行解析计算，获取基线在导航坐标系下的姿态信息；将基线在导航坐标系下姿态信息进行运动学解析，即将基线在导航坐标系下的向量坐标代入转换矩阵，求得无人船三轴姿态欧拉角；采集无人船惯性导航系统对无人船三轴欧拉角的测量值；将两种不同姿态测量系统测量结果进行数据融合，获取最终姿态信息。2.根据权利要求1所述的基于GPS载波相位姿态的无人船数据融合姿态测量方法，其特征在于：所述单基线的三天线阵列具体是指三个GPS接收模块在一条直线上依次排列所构成的阵列，其中接收模块1与接收模块2之间距离小于载波信号一个波长距离，接收模块2与接收模块3之间距离为接收模块1与接收模块2之间距离的整数倍，且倍数不大于10。3.根据权利要求2所述的基于GPS载波相位姿态的无人船数据融合姿态测量方法，其特征在于：采集所述原始GPS载波相位信号时，各接收模块在同一时刻对各观测卫星的载波信号进行采集。4.根据权利要求1所述的基于GPS载波相位姿态的无人船数据融合姿态测量方法，其特征在于：所述采用多次差分信号方法时对同一卫星的观测值进行不同模块之间的作差，再...

【专利技术属性】
技术研发人员：洪晓斌，林志宇，魏新勇，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东,44