船用低成本GNSS測(cè)向系統(tǒng)研究

戴邵武,劉 剛,王 朕,張文廣,李瑞濤

(海軍航空工程學(xué)院控制工程系,山東煙臺(tái) 264001)

船用低成本GNSS測(cè)向系統(tǒng)研究

戴邵武,劉 剛,王 朕,張文廣,李瑞濤

(海軍航空工程學(xué)院控制工程系,山東煙臺(tái) 264001)

GNSS導(dǎo)航星座主要由GPS、GLONASS、Galileo、BDS四大系統(tǒng)衛(wèi)星組成,到2020年,用戶(hù)有望同時(shí)觀測(cè)到40多顆導(dǎo)航衛(wèi)星,大幅提升導(dǎo)航性能的同時(shí),也擴(kuò)展了其應(yīng)用領(lǐng)域。針對(duì)靶船、漁船對(duì)航向測(cè)量的需求,基于GNSS接收機(jī)應(yīng)用現(xiàn)狀,設(shè)計(jì)了低成本GNSS測(cè)向系統(tǒng),使用2塊Ublox LEA-M8T模塊和STM32F407處理器搭建原理樣機(jī)硬件平臺(tái),開(kāi)展基于Kalman濾波器的載波相位差分姿態(tài)測(cè)量算法研究和基于Kalman濾波器的偽距差分姿態(tài)測(cè)量算法研究。靜態(tài)實(shí)驗(yàn)表明,在8.5m基線(xiàn)的情況下,航向角測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)差為0.0396°,俯仰角測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)差為0.0889°。使用偽距差分算法,緯度方向上測(cè)量誤差標(biāo)準(zhǔn)差為0.5923m,經(jīng)度方向上測(cè)量誤差標(biāo)準(zhǔn)差為0.4609m,高度方向上測(cè)量誤差標(biāo)準(zhǔn)差為1.0766m。

全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)；載波相位差分；偽距差分；Kalman；測(cè)向

0 引言

艦船航向角定義為艏艉中心軸線(xiàn)在大地水平面上投影與當(dāng)?shù)卣姹狈较虻膴A角,為艦船航行的重要參數(shù)。軍用艦船和大型水面艦艇通常使用平臺(tái)羅經(jīng)和高精度慣性導(dǎo)航系統(tǒng)來(lái)測(cè)量艦船航向,具有精度高、完全自主、可靠性高、不容易受干擾等特點(diǎn),但成本高、體積大,在漁船、靶船、巡邏船、商用貨船等場(chǎng)合不適用[1]。

隨著中國(guó)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)建設(shè),2012年底,中國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)管理辦公室對(duì)外發(fā)布了《北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)空間信號(hào)接口控制文件》,對(duì)外開(kāi)放民用信號(hào)碼結(jié)構(gòu),具備向亞太地區(qū)提供北斗衛(wèi)星導(dǎo)航服務(wù)的條件,拉開(kāi)了北斗應(yīng)用市場(chǎng)的帷幕[2-4]。……