采用調零天線陣測向解GNSS姿態儀的整周模糊度

石榮,劉暢,張偉

(電子信息控制重點實驗室,四川 成都 610036)

0 引 言

在利用全球四大衛星導航系統GPS,GLONASS,BD,GALILEO來完成定位、授時和測速服務之外,還可以實現載體的姿態測量[1-2],即完成載體的航向、俯仰、橫滾等參數的估計,從而為各類飛機、艦艇等提供定姿數據,該方法相對于慣導系統來講,具有成本低、精度比較恒定、不會產生累積誤差等優點[3]。從20世紀90年代起,世界上各大公司就開始了基于GPS的測姿系統研制與試驗工作[4]。Trimble公司早期的TANS VECTOR機載測姿系統試驗就已經表明:當采用1 m基線時姿態測量精度為0.331°;5 m基線時姿態測量精度可達到0.06°[5].雖然GNSS姿態測量具有一系列優點,但在使用過程中存在需求快速求解測向方程中的整周模糊度問題。近十幾年來工業界與學術界開展了大量的研究工作,也提出了各種辦法,例如:雙頻偽距法、模糊度函數法、模糊度協方差法、基于LAMBDA的模糊度值搜索算法、基于載波相位雙差的優化模糊度函數法等[3,5,6],但這些方法在工程應用中也存在解模糊耗時長、所要求的應用條件高的問題;而其它的一些方法,要求系統必須工作于多頻狀態[7],或者需要通過多模組合來達到解模糊的目的[8],使其不能在單頻工作的單模GNSS姿態儀中有效應用。

實際上整周模糊度解算問題在電子偵察的干涉儀測向中也同樣存在,在該應用中是通過多基線干涉儀中的短基線來解長基線的相位差模糊[9-11]。參照上述應用,采用GNSS調零天線陣所自然形成的二維測向短基線,用此短基線去實時解算GNSS姿態儀中的長基線在對導航衛星來波方向測向過程中的相位差模糊。……