申请/专利权人：智慧司南(天津)科技发展有限公司

申请日：2023-10-17

公开（公告）日：2023-12-15

公开（公告）号：CN117075166B

主分类号：G01S19/44

分类号：G01S19/44;G01S19/47

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2023.12.15#授权;2023.12.05#实质审查的生效;2023.11.17#公开

摘要：本发明提供了一种船用卫星罗经艏向平滑方法，包括在船舶轴向上安装两个卫星导航天线，卫星导航天线通过射频线缆连接卫星导航接收机，并实时输出载波相位观测量和星历数据给处理器；船舶测量纵轴安装陀螺仪和加速度计，二者实时数据传输给处理器；处理器利用星历数据计算卫星视向矢量，并对载波相位观测量进行差分处理，在完成整周模糊度估计后构建标准基线模型；处理器通过对观测噪声进行去相关处理和QR分解，构建递归基线模型；利用陀螺仪和加速度计数据，构建预测基线模型和联合递归基线模型；求解基线矢量，提取北分量和东分量，计算艏向。本发明能够改善卫星罗经艏向的锯齿状现象，实现角度平滑输出，计算量小，可在低成本处理器上实现。

主权项：1.一种船用卫星罗经艏向平滑方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1：在船舶测量纵轴的轴向上安装两个卫星导航天线，标定两个卫星导航天线的间距，记为基线长度；在船舶测量纵轴的轴向上安装一个陀螺仪和一个加速度计，陀螺仪用于测量船舶的转动角度变化量，加速度计用于测量船舶的俯仰角，陀螺仪和加速度计将实时数据传输给处理器；步骤2：在船用卫星罗经电路系统中安装两个卫星导航接收机且分别与步骤（1）所述的两个卫星导航天线通过射频线缆相连；两个卫星导航接收机分别实时输出载波相位观测量和卫星星历数据给处理器；标定两个卫星导航接收机的载波相位测量精度；步骤3：处理器以首先利用星历数据计算卫星视向矢量；然后将两个卫星导航接收机的载波相位观测量进行两次差分，得到双差载波相位观测矢量；步骤4：处理器以双差载波相位观测矢量、卫星视向矢量、基线长度、载波相位测量精度为输入量，通过CLAMBDA算法完成双差载波相位观测矢量的整周模糊度估计，得到解模糊双差载波相位观测矢量；步骤5：利用解模糊双差载波相位观测矢量、卫星视向矢量、载波相位测量精度，构建标准基线模型，其中，下标k表示所有观测向量和矩阵均属于第k个时刻；y表示解模糊双差载波相位观测矢量；B为基线矢量b的系数矩阵，由卫星视向矢量所构建；v为y的观测噪声矢量，服从高斯分布，；为的协方差矩阵，由载波相位测量精度和协因数矩阵确定；步骤6：对标准基线模型的观测噪声进行去相关处理，对去相关处理后的方程进行QR分解，得到递归基线模型，其中，是k时刻的递归观测矢量，是k时刻的基线矢量的递归系数矩阵，是k时刻递归基线模型的等价观测噪声；步骤7：若当前时刻为初始时刻，k=0，则计算初始时刻基线矢量的最小二乘估计解，其中，是基线矢量在初始时刻的估计值，是初始时刻的基线矢量的递归系数矩阵，是初始时刻的递归观测矢量，提取其中的东分量和北分量，计算航向角，并通过加速度计测量俯仰角，然后执行步骤（3）；否则，进行步骤（8）；步骤8：利用上一时刻k-1的航向角，上一时刻和当前时刻k陀螺仪测量偏航角的变化量，和当前时刻加速度计测量的俯仰角，计算当前时刻预测的基线矢量；步骤9：用视作，其中为k-1时刻基线矢量的估计值，为k-1时刻的基线矢量；利用步骤（8）所述的当前时刻预测的基线矢量构建新的观测值，构建方法为，其中是k-1时刻的递归观测矢量，是k-1时刻的基线矢量的递归系数矩阵，得到预测基线模型，其中，为预测基线模型的等价观测矢量，为k时刻的基线矢量，为预测基线模型的等价观测噪声；步骤10：将步骤（9）得到的预测基线模型乘以比例因子，使得噪声项服从正态分布，得到附加基线模型；步骤11：基于附加基线模型和递归基线模型，构建，，，得到联合标准基线模型；步骤12：对联合标准基线模型进行QR分解，得到与递归基线模型矩阵结构相一致的联合递归基线模型；步骤13：计算当前时刻基线矢量的最小二乘估计解，提取其中的东分量和北分量，计算航向角；步骤14：用联合递归基线模型更新递归基线模型，分别对观测矢量和系数矩阵实现赋值操作，，；步骤15：重复步骤（3）至步骤（14）。

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