北斗定向原理

北斗定向原理

航向信息对于船舶和汽车导航都是十分重要的。

一直以来，

船舶都使用磁罗经和陀螺罗

经获得航向信息，以控制船舶在大海中沿着航线行驶，一旦船舶无法获得准确的航向信息，

船舶就会偏航，

无法正确到达目的地，那将是十分危险的。陀螺罗经精度较高，但是其造价

昂贵，

一般小型船舶难以承受，

而且存在累计误差；

磁罗经虽然价格便宜，

但是其精度较低，

而且无法直接输出电信号，

不易与自动操舵装置集成。

而北斗定向系统是实时测量系统，

不

存在累积误差，体积小，易集成，造价比陀螺罗经要低很多；与磁罗经相比，北斗定向系统

精度要高，而且可以直接输出电信号，用于自动操舵。因此北斗定向系统可以在船舶导航，

特别是小型船舶导航中发挥重要的作用。

在陆地汽车导航中，

随着世界性零事故目标的提出，

对车辆运动状态信息的获取提出更高的要求，

精确车辆航向信息对于车辆自动驾驶系统和自

动防撞系统都是必不可少的。

本文以北斗

 OEM

板、北斗天线、解算主板、嵌入式

LINUX

操作系统和定向软件实现了

一整套独立的北斗定向系统。该系统可广泛用于船舶及车辆导航，输出精确的航向信息。

一，

北斗定向原理

北斗定向是依靠北斗基线矢量在载体坐标系和本地坐标系中的相互关系来确定载体的

空间方向。

北斗基线矢量指两北斗天线相位中心连线构成的矢量。

用与两北斗天线分别相连

的北斗

接收机同时测定北斗

卫星载波信号的瞬时相位

,

比较其相位差

, 

则可以测定基线的

空间方向。这种方法就是定向的载波相位差分法。

如图

1 

所示，由于基线长度相对于天线到卫星的距离很短

, 

因此

, 

北斗

卫星信号可以看作

平面波。

则有：

i

i

B

i

A

i

B

i

A

i

N

N

b

e























)

(

(1) 

式

(1)

中：

i

A

N

表示卫星

i

到接收机

A

的载波相位整周模糊度，

i

A



表示接收机

A

对卫星

i

的

载波相位观测值，

i

e

表示接收机到卫星

i

的单位向量，



表示载波波长，

i



表示测量噪声。

式

(1)

就是单差相位观测方程。单差可以消除电离层、对流层误差以及卫星钟差，为了