雙天線GP定向方法926

1、雙天線GPS定向方法1.GPS測(cè)量方法GPS測(cè)量的基本方法有兩種，一是偽距測(cè)量。二是載波相位測(cè)量。載波相位測(cè)量精度要遠(yuǎn)高于偽距測(cè)量精度。偽距測(cè)量由于衛(wèi)星鐘、接收機(jī)鐘的誤差以及大氣延遲誤差的影響，實(shí)際測(cè)出的距離與實(shí)際的衛(wèi)星到接收機(jī)幾何距離有一定差值，故一般稱測(cè)出的距離為偽距。偽距觀測(cè)量按精度可分為CZA碼（粗碼）和P碼（精碼）。偽距觀測(cè)量的精度一般為碼元長(zhǎng)度的1/100。C/A碼碼元長(zhǎng)度為293m故其觀測(cè)精度大致為2.93mP碼碼元長(zhǎng)度為29.3m,故其觀測(cè)精度大致為0.29m。.（2）載波相位測(cè)量載波相位測(cè)量是接收機(jī)測(cè)量得到的衛(wèi)星載波信號(hào)與接收機(jī)產(chǎn)生的參考載波信號(hào)之間的相位差。載波相位觀測(cè)量的

2、精度一般為載波長(zhǎng)度的1/100,L1載波的波長(zhǎng)入1=19cm,其測(cè)距精度為0.19cm。L2載波的波長(zhǎng)入2=24cm,其測(cè)距精度為0.24cm。所以在測(cè)量相位精度相同的情況下，載波相位測(cè)量誤差對(duì)測(cè)距精度的損失，較P碼碼相測(cè)量誤差小兩個(gè)數(shù)量級(jí)。載波相位測(cè)量的距離分辨率也較P碼碼相測(cè)量的距離分辨率高得多。在需要高精度測(cè)量的場(chǎng)合，如姿態(tài)測(cè)量系統(tǒng)中采用載波相位觀測(cè)量進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。.由于載波不攜帶有測(cè)距碼的任何信息，所以載波相位測(cè)量通常也稱為無碼測(cè)量，載波是一種周期性的正弦信號(hào)。因此，采用載波相位法是系統(tǒng)測(cè)量精度的保證。.系統(tǒng)接收L1載波信號(hào)，有16個(gè)L1C/A碼獨(dú)立信道。系統(tǒng)啟動(dòng)后，滿足解算條件后，便

3、可自動(dòng)對(duì)整周模糊度進(jìn)行初始化，初始化結(jié)束后，解算模式轉(zhuǎn)到固定整周模式，最高可達(dá)20HZ頻率輸出解算結(jié)果，基線2m時(shí)定向精度0.08。，基線長(zhǎng)度增加，可提高定向精度。若在載體上配置不共線的三個(gè)GPS天線，可構(gòu)成兩條互相獨(dú)立的基線。通過這兩條基線在載體坐標(biāo)系和地理坐標(biāo)系中的坐標(biāo)位置可以在載體坐標(biāo)系中建立三個(gè)互相正交的矢量，從而解算出三維姿態(tài)參數(shù)。.2.GPS姿態(tài)測(cè)量技術(shù)GPS姿態(tài)測(cè)量解算進(jìn)程安排為:衛(wèi)星星歷數(shù)皓衛(wèi)星位迓接收機(jī)位賈計(jì)算計(jì)算-r衛(wèi)冕高度角計(jì)算1GDOP因子選星-選擇主星1r主星和輔星作藏波相位取差確定叢周模糊度1求解姿態(tài)角要使GPS具備姿態(tài)測(cè)量功能，需滿足一下條件：（1）接收機(jī)使用兩個(gè)

4、或更多天線。采用兩個(gè)或更多天線以構(gòu)成基線向量。采用兩個(gè)天線能測(cè)量航向和俯仰角，采用不在一條線上的3個(gè)天線組合能測(cè)量航向、俯仰和橫滾角。（2）采用載波測(cè)量數(shù)據(jù)。GPS接收機(jī)所能測(cè)量的偽距精度不足以用于測(cè)姿，必須使用載波的測(cè)量數(shù)據(jù)。（3）解求載波周期模糊度。載波周期模糊度無法直接觀測(cè)，也不能直接計(jì)算，只能通過復(fù)雜的數(shù)學(xué)模型從眾多的候選值中進(jìn)行挑選。目前國(guó)內(nèi)外存在不少求解模糊度的數(shù)學(xué)模型，但絕大多數(shù)因?yàn)樗璧挠?jì)算量太大而不能用于實(shí)時(shí)計(jì)算，只適用于后加工處理，因而不能用于實(shí)時(shí)測(cè)姿。目前國(guó)內(nèi)外研究這一技術(shù)的單位很多，但真正可用于高動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)導(dǎo)航的算法還很少見。星宇網(wǎng)達(dá)采用了獨(dú)創(chuàng)的選擇計(jì)算方法，實(shí)現(xiàn)了使用G

5、PS單頻接收機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量載體姿態(tài)，實(shí)現(xiàn)了載波相位初始整周模糊度的快速解算及周跳檢測(cè)、修復(fù)，使之成為能夠適用于高動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)導(dǎo)航、測(cè)量姿態(tài)系統(tǒng)。.3GPS/INS組合技術(shù)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)（INS）是一種完全自主的導(dǎo)航系統(tǒng)，具有不依賴外界信息、隱蔽性好、抗輻射性強(qiáng)、全天候等優(yōu)點(diǎn)，是能夠提供多種導(dǎo)航參數(shù)的重要導(dǎo)航設(shè)備。但它的誤差隨進(jìn)度而積累，長(zhǎng)進(jìn)度工作后會(huì)產(chǎn)生大的誤差，使得慣性導(dǎo)航系統(tǒng)不宜作遠(yuǎn)距離長(zhǎng)進(jìn)度導(dǎo)航。而全球定位系統(tǒng)（GPS）具有較高的導(dǎo)航精度，但是由于載體的機(jī)動(dòng)運(yùn)動(dòng)，常使接收機(jī)不易捕獲和跟蹤衛(wèi)星的載波信號(hào)，甚至對(duì)已跟蹤的信號(hào)失鎖。.為克服以上這些缺點(diǎn)，星宇網(wǎng)達(dá)采用基于GPS/INS組合技術(shù)以適當(dāng)?shù)?/p>

6、方法將兩者融合，來提高系統(tǒng)的整體導(dǎo)航精度及導(dǎo)航性能以及對(duì)準(zhǔn)和再對(duì)準(zhǔn)的能力。本系統(tǒng)采用捷聯(lián)式INS，直接把陀螺儀和加速度計(jì)與載體連接，用大容量、高速度運(yùn)算的處理器來處理載體姿態(tài)角變化對(duì)加速度計(jì)輸出的影響，其優(yōu)點(diǎn)是體積小、成本低、可靠性高。基于GPS/INS組合技術(shù)是把INS和GPS有效地融合。其中，卡爾曼濾波器是INS和GPS融合的關(guān)鍵器件，起到數(shù)據(jù)融合作用。INS和GPS之間彼此可以優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，取長(zhǎng)補(bǔ)短。GPS接收機(jī)可以向INS提供有關(guān)它當(dāng)前的積累誤差的實(shí)時(shí)而準(zhǔn)確的數(shù)值，并進(jìn)行補(bǔ)償，提高導(dǎo)航精度。INS能夠用準(zhǔn)確的位置和速度初始值提供給GPS接收機(jī)跟蹤回路，從而減少其采集GPS衛(wèi)星信息所需要的進(jìn)

7、度。測(cè)姿過程中，INS把速度和加速度信息提供給GPS接收機(jī)，可以提高GPS接收機(jī)的抗干擾能力和動(dòng)態(tài)特征。如果GPS接收機(jī)失去對(duì)衛(wèi)星的自動(dòng)跟蹤，INS仍然能夠獨(dú)立工作，并且提供的位置和速度值幫助GPS接收機(jī)及時(shí)地采集GPS衛(wèi)星信息。系統(tǒng)組合原理圖如圖所示。陀蛭瑚若修止P拜殺統(tǒng)卡爾曼濾波計(jì)舞仁息愉出系統(tǒng)組合原理圖4.定位定向產(chǎn)品XW-ADU360定位定向儀，由兩個(gè)GPS接收機(jī)、兩個(gè)測(cè)量型天線和以嵌入式處理器為核心的計(jì)算機(jī)組成。兩個(gè)GPS作為衛(wèi)星信號(hào)傳感器，通過兩個(gè)測(cè)量天線接收GPS系統(tǒng)信息，利用載波測(cè)量技術(shù)和快速求解整周模糊度技術(shù)，計(jì)算機(jī)解算出兩個(gè)GPS接收機(jī)天線處位置和兩天線相位中心連線與真北之間的夾角。XW-ADU3600定位定向儀克服了慣