专利名称：一种短基线下基于分级小型搜索空间添加的tcar改进方法
技术领域：
本发明涉及基于一般性的三载波整周�：惹蠼夥桨福攵苑桨钢锌硐镉隠5频段�：热≌兰乒桃壮鱿治蟛罟蠖怕┱方獾奈侍猓诖肆焦丶街柚懈骷尤胄⌒湍：人阉骺占洌⒚坎酵ü妊樘煜吲渲眯畔ⅲ舜砦蠼峁跎僮钪照褰馑闶奔洌詈笥山馑隳：韧频荚靥迨凳弊颂�。属于卫星导航定位定姿领域。
背景技术：
随着卫星定位导航技术的发展，利用卫星观测信号实现载体姿态实时解算技术因为其成本低廉、精度较高等优点，成为卫星导航定位定姿领域的研究重点。由于姿态求解对精度存在较高要求，卫星定姿过程中需要使用观测噪声小的载波相位作为观测量运算，从而不可避免地遇到载波整周模糊度求解问题。因此，快速准确的整周�：惹蠼夥椒ǘ晕佬嵌ㄗ思际醴⒄咕哂兄匾庖�。国内外对整周�：蠼饨辛酥疃嘌芯�。Counselman提出�：群ˋFM(Ambiguity Function Method),并由Remondi将其应用于GPS数据处理。 这种方法基于初始值精度较高的前提，通过对几分钟观测数据采取特定搜索策略，直接求点位的精确解，再反算出一组整周�：�。Frei等人提出整周模糊度快速逼近法FARA (Fast Ambiguity Resolution Approach)。它以统计理论为基础,在某一估值的解空间内搜索一组方差和为最小的似然整周�：冉饧⑴卸掀溆庞谄渌饧南灾�。Tenuissen提出 LAMBDA (Least-squares Ambiguity Decorrelation Adjustment)方法，其主要特点是利用高斯整数变换去方差相关性来构造合适的搜索范围，在保持精度的基础上，减少搜索时间。 以上整周模糊度解算方法用于实时动态姿态求解，运算量较大，求解时间较长。Harris等人提出利用三频整周模糊度求解(TCAR)方法，这一方法过程简单，运算量小，但是需要三个频段的载波观测信息。而现代化的GPS系统、未来建成的GALILEO、 GL0NASS与北斗二代导航卫星系统都采用拥有多频段的信号，使这一算法的实现应用成为可能。然而TCAR法仍存在一个较大问题，那就是整体的求解成功率较低，这将限制其在可靠性要求高的姿态求解方面的应用。附录文献文献I :刘建业，曾庆化，赵伟，熊智等.导航系统理论与应用[M].西安西北工业大学出版社，2010.文献2 :谢钢.GPS原理与接收机设计[M].北京电子工业出版社，2009.文献3 :吴美平，胡小平.卫星定向技术[M].长沙，安徽大学出版社，2002.
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服传统三频整周�：惹蠼夥椒�(TCAR)求解成功率低的缺陷，提供了一种短基线下基于分级小型搜索空间添加的TCAR改进方法，该方法在传统TCAR逐级逼近整周�：鹊暮罅郊豆讨懈骷尤胍恍⌒退阉骺占浜蜕秆〔街瑁３衷怂闶奔浣隙痰那榭鱿拢蟠笤黾咏馑愠晒β�。该发明适用于短基线下利用卫星信号对载体姿态进行实时解算过程。本发明为实现上述目的，采用如下技术方案一种短基线下基于分级小型搜索空间添加的TCAR改进方法，包括如下步骤第一步信息初始化，确定系统原始三段频率信号频率及波长，构造超宽巷、宽巷线性组合虚拟信号，获取相应频率及波长。第二步根据星历信息与测码伪距信息，推算载体粗坐标，通过遮蔽角筛选后，从可见卫星中以⑶OP值最小为标准选取几何构形理想的四颗卫星作为主星，并计算主星相对载体的观测矢量；第三步选取基础频段主星对载体的测码伪距值，对虚拟超宽巷信号波长进行整除取整，结合超宽巷载波相位观测值，反推基于超宽巷信号的伪距值；第四步将第三步中获取的伪距值，对虚拟宽巷信号波长进行整除取整，加入小型搜索空间，使宽巷整周�：戎瞪舷赂鞔嬗胁钪滴狪浮动裕度，并结合先验天线长度信息， 剔除误差超过三倍观测噪声标准差的宽巷整周�：茸楹希赐苹诳硐镄藕诺奈本嘀担坏谖宀浇谒牟街谢袢〉奈本嘀底楹希訪5频段信号波长整除取整，获取相应整周模糊度备选值组合，并对所有相应组合的备选值再次添加上下差值各为I的小型搜索空间；第六步根据先验天线长度与结构配置，遍历筛选L5频段整周�：茸楹希∪〔胁钭钚〉哪：茸楹献魑方馑憬峁⒎赐破溆嗫杉佬钦苣：龋范ɑ∑刀蔚奶煜叩ゲ钅：龋坏谄卟礁莼∑刀蔚奶煜叩ゲ钅：扔肫湎嘤Φ牡ゲ钤夭ㄏ辔还鄄庵担馑闾煜咴诠咝钥占湎碌南蛄孔辏⑼ü咝韵档皆靥逑档木卣笞唬玫皆靥遄颂畔�。本发明与现有技术相比有益效果体现在本发明方法相对一般的整周模糊度求解方法，充分利用三个频段的观测信息，且运算量�。馑闶奔涠蹋惴虻ヒ资迪帧６喽源砊CAR法，则通过两次分级小搜索空间的加入，使整体解算成功率得到可观的提升。总体言之，本方法达到整周�：冉馑闶奔溆虢馑愠晒β柿秸咝鳎且恢志弑缚煽啃缘恼苣：仁凳毙郧蠼夥椒ǎ捎τ糜谑褂肎NSS的实时载体姿态确定。
图I为专利的整体流程图；图2为三球交汇定点示意图；图3为天线阵列安装示意图。
具体实施例方式下面结合附图对发明的技术方案进行详细说明本方法的整体流程图如图I所示，为一种基于分级添加小模糊度搜索空间，改进三频载波相位线性组合求解整周�：鹊姆椒ǎ视糜谠靥寰蔡蚨颂畔⒌娜范ㄊ迪�。具体方案中，为表述简便，将以具备三频载波的GPS系统为例进行说明。I.初始信息获取
由星历文件获取GPS卫星轨道根数以及摄动参数，确定GPS卫星空间坐标。根据卫星信号与接收机复刻信号之间的延时差，确定卫星与接收机的距离。受各类误差噪声因素影响，该距离结果实际为伪距。根据空间三球交汇锁定一点原理，三颗卫星可确定接收机坐标，其示意图如图2所示。另鉴于接收机时钟误差过大，将其作为未知参数，带入观测方程求解，则至少需要四颗卫星确定接收机位置。若观测卫星大于4颗，则构成超定观测方程
权利要求
1.一种短基线下基于分级小型搜索空间添加的TCAR改进方法，包括如下步骤第一步信息初始化，确定系统原始三段频率信号频率及波长，构造超宽巷、宽巷线性组合虚拟信号，获取超宽巷、宽巷线性组合虚拟信号频率及波长；第二步根据星历信息与测码伪距信息，推算载体粗坐标，通过遮蔽角筛选后，从可见卫星中以⑶OP值最小为标准选取几何构形理想的四颗卫星作为主星，并计算主星相对载体的观测矢量；第三步选取主星对载体基础频段最高精度的测码伪距值，对虚拟超宽巷信号波长进行整除取整，结合超宽巷载波相位观测值，反推基于超宽巷信号的伪距值；第四步将第三步中获取的伪距值，对虚拟宽巷信号波长进行整除取整，加入小型搜索空间，使宽巷整周�：戎瞪舷赂鞔嬗胁钪滴狪浮动裕度，并结合先验天线长度信息，剔除误差超过三倍观测噪声标准差的宽巷整周�：茸楹希赐苹诳硐镄藕诺奈本嘀担坏谖宀浇谒牟街谢袢〉奈本嘀底楹希曰∑刀涡藕挪ǔふ≌袢∠嘤φ苣：缺秆≈底楹希⒍运邢嘤ψ楹系谋秆≈翟俅翁砑由舷虏钪蹈魑狪的小型搜索空间；第六步根据先验天线长度与结构配置，遍历筛选基础频段整周模糊度组合，选取残差最小的�：茸楹献魑方馑憬峁⒎赐破溆嗫杉佬钦苣：龋范ɑ∑刀蔚奶煜叩ゲ钅：龋坏谄卟礁莼∑刀蔚奶煜叩ゲ钅：扔肫湎嘤Φ牡ゲ钤夭ㄏ辔还鄄庵担馑闾煜咴诠咝钥占湎碌南蛄孔辏⑼ü咝韵档皆靥逑档木卣笞唬玫皆靥遄颂畔�。
2.根据权利要求I所述的一种短基线下基于分级小型搜索空间添加的TCAR改进方法， 其特征在于第三步应采用最高精度频段测码伪距值对其整除估计。
3.根据权利要求I所述的一种短基线下基于分级小型搜索空间添加的TCAR改进方法， 其特征在于第四步对宽巷整周�：忍砑有⌒退阉骺占洌阉骺占渖舷赂《６雀魑�1，若原宽巷整周�：任狽i，则搜索空间为[Ni-1，Nwl, Nwl+1]。
4.根据权利要求I所述的一种短基线下基于分级小型搜索空间添加的TCAR改进方法， 其特征在于第五步对取整估计后的基础频段�：燃尤胄⌒退阉骺占洌阉骺占渖舷赂《６雀魑�1，若原基础整周�：任狽base，则搜索空间为[Nbase-1，Nbase, Nbase+1]。
5.根据权利要求I所述的一种短基线下基于分级小型搜索空间添加的TCAR改进方法， 其特征在于第六步，遍历所有基础搜索空间，反解算出的天线长度与结构配置信息，并与先验相应值做差对比，选取最小残差组合作为正确结果。
全文摘要
本发明公布了一种短基线下基于分级小型搜索空间添加的三频载波求解整周�：�(TCAR)的改进方法。本方法根据TCAR法三频载波相位线性组合过程中的标准差情况，在宽巷与基础频段�：热范ń锥沃懈骷尤胍桓鑫⑿∷阉骺占洌没叱ざ群徒峁古渲眯畔⒔谐醪缴秆。⑼ü胁钭钚》ㄔ蛉范ㄎㄒ徽苣：龋钪战岷隙靥逑喽钥杉佬堑墓鄄馐噶坑朐夭ǖゲ钚畔ⅲ獬鲈靥迨凳弊颂８梅椒ㄊ屎嫌谌等虻己轿佬窍低承藕诺亩ㄎ欢ㄗ擞τ�。
文档编号G01S19/55GK102590843SQ20121000951
公开日2012年7月18日 申请日期2012年1月13日 优先权日2012年1月13日
发明者刘建业, 孙永荣, 曾庆化, 杨迪 申请人:南京航空航天大学
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