专利汇可以提供基于导航卫星信号双短基线的定姿方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 属于导航测量技术领域与卫星导航应用技术领域,公开了一种基于导航卫星 信号 双短基线的定姿方法。该方法首先建立两个测量短基线在地心 坐标系 中方向矢量的估值模型;其次计算两个测量短基线在地心坐标系中的方向矢量估值;然后计算这两个测量短基线在当地北天东坐标系中的方向矢量估值;接着计算目标体坐标系Y1坐标轴在地心坐标系的方向矢量和在当地北天东坐标系中的方向矢量;最后计算目标的 姿态 角 估值。本发明将每个测量基线的长度控制在卫星下行载波信号的半个 波长 之内,解决了卫星导航信号无法在小型与微型目标姿态测量方面应用的难题,从而可以将太空中越来越多的导航卫星的导航信号直接用于微小目标的定姿之中,扩大应用范围。,下面是基于导航卫星信号双短基线的定姿方法专利的具体信息内容。
1.一种基于导航卫星信号双短基线的定姿方法,其特征在于,该方法包括如下步骤:
步骤一:建立两个测量短基线在地心坐标系中方向矢量的估值模型;
根据电磁波传输的基本特性,建立计算两个测量短基线在地心坐标系中方向矢量的估值模型:
其中,δθij为导航电波到达两个接收机的电波相位差,且εij为对应相位差的测量误差,步骤二:采用最小二乘法求解公式(1),得到这两个测量短基线在地心坐标系中方向矢量的估值
式中, 为相角差δθij的测量误差εij的二阶矩。
步骤三:计算这两个测量短基线在当地北天东坐标系中的方向矢量估值
利用公式(3)计算这两个测量短基线在当地北天东坐标系中的方向矢量估值:
式中, 为地心坐标系到目标所在位置的北天
东坐标系的转换矩阵, 为目标的地理纬度,ae为
地球的长半轴,e为地球偏心率,L=arctg(y/x)为地理经度;
步骤四:计算目标体坐标系Y1坐标轴在地心坐标系的方向矢量估值 和在当地北天东坐标系中的方向矢量估值
按照公式(4)计算目标体坐标系Y1坐标轴在地心坐标系的方向矢量 和在当地北天东坐标系中的方向矢量
式中, 为两个测量短基线在地心坐标系中方向矢量的估值,由步骤二计算得到,为这两个测量短基线在当地北天东坐标系中对应的方向矢量估值,由步骤三计算得到;
步骤五:计算目标的姿态角估值,从而完成目标的定姿。
记目标的三个姿态角分别为:航向角A、俯仰角E和横滚角γ。
5.1计算目标体坐标系到当地北天东坐标系的转换矩阵Tm1;
按照(5)式计算目标体坐标系到当地北天东坐标系的转换矩阵Tm1:
式中, 和 分别按(3)式和(4)式计算;
5.2计算目标的姿态角估值;
根据(5)式,目标的姿态角的估值计算公式如下:
从而完成了目标的定姿。
2.如权利要求1所述的基于导航卫星信号双短基线的定姿方法,其特征在于,目标上的
4个导航卫星信号接收天线构成两条相互垂直的测量基线,其中一条测量基线与目标体坐标系O_X1Y1Z1的X1轴方向一致;另一条测量基线与目标体坐标系O_X1Y1Z1的Z1坐标轴方向一致。
3.如权利要求1或2所述的基于导航卫星信号双短基线的定姿方法,其特征在于,测量基线的长度控制在卫星下行载波信号的半个波长之内。
4.如权利要求3所述的基于导航卫星信号双短基线的定姿方法,其特征在于,测量基线的长度D一般可取不大于95mm的短基线。
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