一种利用GPS信号的新型姿态确定敏感器

本文提出了一种利用GPS信号确定航天器姿态的全新敏感器方案。这一定姿敏感器方案要利用布置在单个敏感器探头上的多个GPS信号天线接收单元来捕获尽量多的GPS卫星。文中探讨了几种敏感器单元的布局结构。敏感器阵除可提供导航功能外,还可用来跟踪处于每个天线单元视场内的GPS卫星。利用被发现的GPS卫星的视线矢量与各个天线单元的固定基线矢量即可确定平台姿态。这种定姿方案较之标准的差分载波相位定姿法有明显的优点。首先,它可以大大降低或全部消除由于多路径效应所引起的误差。此外,它既不要求判定整周模糊解,也无需通过麻烦而昂贵的自检来确定路线偏差。进而,这种新敏感器不需要将各个天线物理上隔开来构成定姿的干涉测量基线。最后,这种新型敏感器发展潜力仅受天线和接收机技术发展的制约,而不像目前干涉姿态确定方法那样有种种物理上的局限性。初步仿真结果表明,这种敏感器可能实现约1°(3σ)的定姿精度。

GPS姿态确定的整数模糊度快速算法

本文介绍计算GPS姿态确定整数模糊解的一种新算法.该算法首先引用瞬时(静态)整数搜索法,利用一个几何不等式大大缩小搜索空间。然后利用批处理损失函数检验剩余的整数,以确定最优整数解。批处理损失函数将本体坐标系中表示的GPS矢线矢量表示为2个矢量之和;一个矢量与相位差测量有关,另一个与未知的整数倍波长有关。新算法有几个优点:不需要航天器的先验估计姿态信息;利用协方差阵表达式可检验算法本身的完整性;即使基线共面,也能判定整数模糊解。新算法的性能在一种动力学硬件仿真器上进行了检验。