本发明专利技术提供一种附有PCV约束的单步绝对天线相位中心标定方法及系统，包括基于机械臂建立天线相位中心标定场，利用机械臂和静态观测基墩形成短基线，在室外采集标定数据；构建三差观测值，确定观测模型和随机模型，通过机械臂数据计算天线的姿态；对于三差观测值，给定PCO近似值，计算观测值残差，然后使用球谐函数对PCV进行建模，解算输出格网点上的PCV值；根据PCO和PCV之间耦合性，将相位模型表达为不同的PCO和PCV组合，施加最小PCV约束，得到最终一致的相位模型结果，实现天线相位中心标定。本发明专利技术的优点是将两步估计减少为一步，简化了数据处理流程，提高了天线相位解算的收敛速度，增强了天线相位模型标定结果的一致性。增强了天线相位模型标定结果的一致性。
【技术实现步骤摘要】
附有PCV约束的单步绝对天线相位中心标定方法及系统
[0001]本专利技术属于天线测量技术与卫星导航定位领域，具体涉及一种附有PCV约束的单步绝对天线相位中心标定方案。
技术介绍
[0002]在地面接收机天线绝对相位中心标定中，由于相位模型中PCO(天线相位中心偏差)和PCV(天线相位中心变化)存在耦合，因此，一般需要分步估计，首先忽略PCV，估计PCO参数，然后将其反代入差分观测方程，从观测值残差中再提取PCV参数。这种分步处理的方法增加了数据处理的步骤，并且由于PCO和PCV的耦合性，可能导致不同时段的相位模型和估计结果存在较大数值差异。因此，需要尝试和探索新的数据处理方法，用于简化天线相位标定数据处理流程，同时提高标定结果的一致性和可靠性。本专利技术基于PCO和PCV的耦合性，提出了一种新的附有额外约束的单步绝对天线相位模型标定数据处理方法。
技术实现思路
[0003]本专利技术要解决的技术问题是：由于PCO和PCV的耦合性，天线相位中心标定时两者的估计需要分步进行，导致了数据处理的繁复，并且相关性还会导致不同时段的解算结果可能存在较大的数值差异。本专利技术针对这些缺点，提出了一种新的一种附有PCV约束的单步绝对天线相位中心标定方法，仅需从观测数据中估计PCV，然后附加额外最小PCV约束，就可以获取完整的PCO/PCV结果，简化了数据处理流程，提高了标定结果的一致性。
[0004]为了实现上述目的，本专利技术提出一种附有PCV约束的单步绝对天线相位中心标定方法，包括以下步骤，
[0005]步骤1，基于机械臂建立天线相位中心标定场，利用机械臂和静态观测基墩形成短基线，在室外采集标定数据；
[0006]步骤2，构建三差观测值，确定观测模型和随机模型，通过机械臂数据计算天线的姿态；
[0007]步骤3，对于三差观测值，给定PCO近似值，计算观测值残差，然后使用球谐函数对PCV进行建模，解算输出格网点上的PCV值；
[0008]步骤4，根据PCO和PCV之间耦合性，将相位模型表达为不同的PCO和PCV组合，基于步骤3所得结果施加最小PCV约束，得到最终一致的相位模型结果，实现天线相位中心标定。
[0009]而且，步骤1的实现方式包括以下子步骤，
[0010]步骤1.1，构建室外绝对天线相位中心绝对标定场，在室外利用机械臂和静态观测基墩形成短基线；
[0011]步骤1.2，规划设置机械臂的动作，使得卫星在较短时间内尽量快速覆盖天线盘面；
[0012]步骤1.3，在机械臂按照规划位置和姿态进行动作时，同时采集静态基墩和机械臂末端的GNSS数据。
[0013]而且，步骤2中，通过机械臂数据计算天线的姿态时，分别绕x、y、z轴旋转θ
x
、θ
y
和θ
z
角，旋转矩阵M的计算如下所示，
[0014][0015]而且，步骤3的实现方式包括以下子步骤，
[0016]步骤3.1，给定PCO近似值，然后代入非差观测值的方差表达式计算观测值残差，对PCV使用球谐函数进行建模；
[0017]步骤3.2，估计球谐系数，输出格网点上的PCV值。
[0018]而且，步骤4的实现方式包括以下子步骤，
[0019]步骤4.1，附加最小PCV约束，根据PCO和PCV两者耦合性，计算满足约束的PCO参数，
[0020]设步骤3中解算得到相位改正模型记为PCC
a
(PCO
a
,PCV
a
),PCO
a
表示步骤3.1中给出的PCO近似值或初值，PCV
a
则表示步骤3.2中根据近似值PCO
a
解算得到的所有格网点上PCV值组成的向量，上标T表示转置，即ng表示网格点数目；记转换后的相位模型为PCC
b
(PCO
b
,PCV
b
)，其中，PCO
b
是转换后的PCO分量，PCV
b
表示转换后所有格网点上PCV值组成的向量，上标T表示转置，即
[0021]最小PCV约束如下所示，
[0022]∑PCV
bT
PCV
b
＝Min
[0023]其中，Min是指PCV
b
平方和取得最小值，然后计算满足约束条件的相位模型如下所示，
[0024][0025]其中，待估参数X＝d
pco
＝(d
n
,d
e
,d
u
)，d
pco
表示转换后相位模型PCC
b
和直接解算模型PCC
a
的PCO分量差异，d
n
、d
e
和d
u
则是d
pco
在N、E、U方向上的投影；H表示所有格网点PCV的系数组成的设计矩阵，N和V表示法方程和误差向量；
[0026]步骤4.2，根据步骤4.1中得到的X参数，计算转换后模型PCC
b
的模型值PCO
b
和PCV
b
参数，得到最终满足约束条件的天线相位模型PCC
b
(PCO
b
,PCV
b
)如下，
[0027][0028]其中，e表示方向向量，α表示方位角，z表示天顶距。
[0029]另一方面，本专利技术提供一种附有PCV约束的单步绝对天线相位中心标定系统，用于实现如上所述的一种附有PCV约束的单步绝对天线相位中心标定方法。
[0030]而且，包括以下模块，
[0031]第一模块，用于基于机械臂建立天线相位中心标定场，利用机械臂和静态观测基墩形成短基线，在室外采集标定数据；
[0032]第二模块，用于构建三差观测值，确定观测模型和随机模型，通过机械臂数据计算
天线的姿态；
[0033]第三模块，用于对于三差观测值，给定PCO近似值，计算观测值残差，然后使用球谐函数对PCV进行建模，解算输出格网点上的PCV值；
[0034]第四模块，用于根据PCO和PCV之间耦合性，将相位模型表达为不同的PCO和PCV组合，基于第三模块所得结果施加最小PCV约束，得到最终一致的相位模型结果，实现天线相位中心标定。
[0035]或者，包括处理器和存储器，存储器用于存储程序指令，处理器用于调用存储器中的存储指令执行如上所述的一种附有PCV约束的单步绝对天线相位中心标定方法。
[0036]或者，包括可读存储介质，所述可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序执行时，实现如上所述的一种附有PCV约束的单步绝对天线相位中心标定方法。
[0037]本专利技术中的附有PCV约束的单步绝对天线相位中心标定方法可以用于处理相位中心标定数据，利用PCO和PCV的耦合性，将它们分开估计的两步法本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种附有PCV约束的单步绝对天线相位中心标定方法，其特征在于：包括以下步骤，步骤1，基于机械臂建立天线相位中心标定场，利用机械臂和静态观测基墩形成短基线，在室外采集标定数据；步骤2，构建三差观测值，确定观测模型和随机模型，通过机械臂数据计算天线的姿态；步骤3，对于三差观测值，给定PCO近似值，计算观测值残差，然后使用球谐函数对PCV进行建模，解算输出格网点上的PCV值；步骤4，根据PCO和PCV之间耦合性，将相位模型表达为不同的PCO和PCV组合，基于步骤3所得结果施加最小PCV约束，得到最终一致的相位模型结果，实现天线相位中心标定。2.根据权利要求1所述附有PCV约束的单步绝对天线相位中心标定方法，其特征在于：步骤1的实现方式包括以下子步骤，步骤1.1，构建室外绝对天线相位中心绝对标定场，在室外利用机械臂和静态观测基墩形成短基线；步骤1.2，规划设置机械臂的动作，使得卫星在较短时间内尽量快速覆盖天线盘面；步骤1.3，在机械臂按照规划位置和姿态进行动作时，同时采集静态基墩和机械臂末端的GNSS数据。3.根据权利要求1所述附有PCV约束的单步绝对天线相位中心标定方法，其特征在于：步骤2中，通过机械臂数据计算天线的姿态时，分别绕x、y、z轴旋转θ
x
、θ
y
和θ
z
角，旋转矩阵M的计算如下所示，4.根据权利要求3所述附有PCV约束的单步绝对天线相位中心标定方法，其特征在于：步骤3的实现方式包括以下子步骤，步骤3.1，给定PCO近似值，然后代入非差观测值的方差表达式计算观测值残差，对PCV使用球谐函数进行建模；步骤3.2，估计球谐系数，输出格网点上的PCV值。5.根据权利要求4所述附有PCV约束的单步绝对天线相位中心标定方法，其特征在于：步骤4的实现方式包括以下子步骤，步骤4.1，附加最小PCV约束，根据PCO和PCV两者耦合性，计算满足约束的PCO参数，设步骤3中解算得到相位改正模型记为PCC
a
(PCO
a
,PCV
a
),PCO
a
表示步骤3.1中给出的PCO近似值或初值，PCV
a
则表示步骤3.2中根据近似值PCO
a
解算得到的所有格网点上PCV值组成的向量，上标T表示转置，即ng表示网格点数目；记转换后的相位模型为PCC
b
(PCO
b
,PCV
b
)，其中，PCO
b
是转换后的PCO分量，PCV
b
表示转换后所有格网点上PCV值组成的向量，上标T表示转置，即最小PCV约束如下所示，∑PCV
bT
...
【专利技术属性】
技术研发人员：胡志刚，周仁宇，赵齐乐，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：
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