CN117289319B - 基于阵列天线的载波相位定向方法、装置及电子设备 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供了一种基于阵列天线的载波相位定向方法、装置及电子设备，应用于卫星导航技术领域，其中方法可以包括，获取阵列天线上两个阵元的载波相位观测量和伪距观测量，对两个阵元进行相对定位，并计算基线方向估计值；在由基线方向估计值确定相位中心偏差估计值之后；对载波相位观测量中的相位中心偏差进行校正；利用消除偏差的载波相位观测量和伪距观测量，再次解算基线方向；直到满足预设迭代结束条件，将基线方向作为载波相位定向结果。利用本发明实施例提供的基于阵列天线的载波相位定向方法、装置及电子设备，能够扩展载波相位定向方法的应用范围。
Description
技术领域
本发明涉及卫星导航领域，特别是涉及一种基于阵列天线的载波相位定向方法、装置及电子设备。
背景技术
全球卫星导航系统（Global Navigation Satellite System, GNSS）载波相位定向技术通常利用卫星导航接收机测量两台卫星导航天线的载波相位观测量和伪距观测量，并解算出基线方向。GNSS载波相位定向，即是基于双天线的载波相位定向方法，其基于双天线接收到的载波相位观测量，构造双差观测量，以此利用载波相位相对定位技术解算两台天线之间的基线向量，推导出基线方向。
但是，利用双天线载波相位定向方法解算出的基线方向的精度，受限于载波相位观测量的质量，即需要依赖高质量的载波相位观测量，才能解算出高精度的基线方向，现有技术中是使用质量较高、相位中心较稳定的天线进行载波相位定向，这导致双天线载波相位定向方法具有一定的局限性。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种基于阵列天线的载波相位定向方法、装置及电子设备，以扩展载波相位定向的应用范围。
具体技术方案如下：
本发明实施例的第一方面，提供了一种基于阵列天线的载波相位定向方法，所述方法包括：
获取卫星导航阵列天线上两个阵元的载波相位观测量和伪距观测量；
利用所述载波相位观测量和伪距观测量，对所述两个阵元进行相对定位，并计算基线方向估计值；
利用所述基线方向估计值以及预先标定好的相位方向图，确定天线相位中心偏差估计值；其中，所述相位方向图指示阵元在各个方向上的天线相位中心偏差；
利用所述天线相位中心偏差估计值对所述载波相位观测量中的天线相位中心偏差进行校正，得到消除偏差的载波相位观测量；
利用所述消除偏差的载波相位观测量和所述伪距观测量，对所述两个阵元进行相对定位，并解算基线方向；
若满足预设迭代结束条件，则将所述基线方向作为载波相位定向结果；
若不满足所述预设迭代结束条件，则将所述基线方向作为基线方向估计值，并返回所述利用所述基线方向估计值以及预先标定好的相位方向图，确定天线相位中心偏差估计值的步骤，直至满足所述预设迭代结束条件。
可选地，所述利用所述载波相位观测量和伪距观测量，对所述两个阵元进行相对定位，并计算基线方向估计值，包括：
将基线长度作为约束条件，利用所述载波相位观测量和伪距观测量，对所述两个阵元进行相对定位，并计算基线方向估计值。
可选地，所述将基线长度作为约束条件，利用所述载波相位观测量和伪距观测量，对所述两个阵元进行相对定位，并计算基线方向估计值，包括：
构建卡尔曼滤波器的状态向量；所述卡尔曼滤波器的状态向量包括所述两个阵元的相对位置坐标以及载波相位模糊度；
将所述载波相位观测量和伪距观测量输入所述卡尔曼滤波器，计算所述相对位置坐标的浮点解和所述载波相位模糊度的浮点解；
以基线长度作为约束条件，利用所述相对位置坐标的浮点解和所述载波相位模糊度的浮点解，计算相对位置坐标的固定解和载波相位模糊度的固定解；
若得到所述相对位置坐标的固定解和所述载波相位模糊度的固定解，则利用所述相对位置坐标的固定解计算基线方向的估计值；
若未得到所述相对位置坐标的固定解和所述载波相位模糊度的固定解，则利用浮点解计算基线方向的估计值。
可选地，所述利用所述消除偏差的载波相位观测量和所述伪距观测量，对所述两个阵元进行相对定位，并解算基线方向，包括：
对所述卡尔曼滤波器的状态向量进行更新；
将所述消除偏差的载波相位观测量和所述伪距观测量输入更新后的卡尔曼滤波器，对所述两个阵元进行相对定位，并计算基线方向。
可选地，所述满足预设迭代结束条件包括：
迭代次数不小于预设次数；所述迭代次数指示计算基线方向的次数；
或者，在所述迭代次数小于预设次数时，相邻两次迭代过程，解算出的基线方向偏差小于预设阈值。
在本发明实施例的第二方面，提供了一种基于阵元的载波相位定向装置，所述装置包括：
获取模块，用于获取卫星导航阵列天线上两个阵元的载波相位观测量和伪距观测量；
计算模块，用于利用所述载波相位观测量和伪距观测量，对所述两个阵元进行相对定位，并计算基线方向估计值；
确定模块，用于利用所述基线方向估计值以及预先标定好的相位方向图，确定天线相位中心偏差估计值；其中，所述相位方向图指示阵元在各个方向上的天线相位中心偏差；
校正模块，用于利用所述天线相位中心偏差估计值对所述载波相位观测量中的天线相位中心偏差进行校正，得到消除偏差的载波相位观测量；
解算模块，用于利用所述消除偏差的载波相位观测量和所述伪距观测量，对所述两个阵元进行相对定位，并解算基线方向；
判断模块，用于若满足预设迭代结束条件，则将所述基线方向作为载波相位定向结果；若不满足所述预设迭代结束条件，则将所述基线方向作为基线方向估计值，并返回所述利用所述基线方向估计值以及预先标定好的相位方向图，确定天线相位中心偏差估计值的步骤，直至满足所述预设迭代结束条件。
可选地，所述计算模块，具体用于将基线长度作为约束条件，利用所述载波相位观测量和伪距观测量，对所述两个阵元进行相对定位，并计算基线方向估计值。
可选地，所述计算模块，具体用于构建卡尔曼滤波器的状态向量；所述卡尔曼滤波器的状态向量包括所述两个阵元的相对位置坐标以及载波相位模糊度；将所述载波相位观测量和伪距观测量输入所述卡尔曼滤波器，计算所述相对位置坐标的浮点解和所述载波相位模糊度的浮点解；以基线长度作为约束条件，利用所述相对位置坐标的浮点解和所述载波相位模糊度的浮点解，计算相对位置坐标的固定解和载波相位模糊度的固定解；若得到所述相对位置坐标的固定解和所述载波相位模糊度的固定解，则利用所述相对位置坐标的固定解计算基线方向的估计值；若未得到所述相对位置坐标的固定解和所述载波相位模糊度的固定解，则利用浮点解计算基线方向的估计值。
可选地，所述解算模块，具体用于对所述卡尔曼滤波器的状态向量进行更新；将所述消除偏差的载波相位观测量和所述伪距观测量输入更新后的卡尔曼滤波器，对所述两个阵元进行相对定位，并计算基线方向。
可选地，所述满足预设迭代结束条件包括：迭代次数不小于预设次数；所述迭代次数指示计算基线方向的次数；或者，在所述迭代次数小于预设次数时，相邻两次迭代过程，解算出的基线方向偏差小于预设阈值。
本发明实施例的第三方面，提供了一种电子设备，包括处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，所述处理器，所述通信接口，所述存储器通过所述通信总线完成相互间的通信；
所述存储器，用于存放计算机程序；
所述处理器，用于执行所述存储器上所存放的程序时，实现上述第一方面所述的方法步骤。
本发明实施的又一方面，还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述第一方面所述的方法步骤。
本发明实施的再一方面，还提供了一种包含指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述所述第一方面所述的方法步骤。
本发明实施例提供的基于阵列天线的载波相位定向方法，获取卫星导航阵列天线上两个阵元的载波相位观测量和伪距观测量；利用载波相位观测量和伪距观测量，对两个阵元进行相对定位，并计算基线方向估计值；利用基线方向估计值以及预先标定好的相位方向图，确定相位中心偏差估计值；其中，相位方向图指示阵元在各个方向上的相位中心误差；利用相位中心误差估计值对载波相位观测量中的相位中心误差进行校正，得到消除偏差的载波相位观测量；利用消除偏差的载波相位观测量和伪距观测量，对两个阵元进行相对定位，并解算基线方向；若满足预设迭代结束条件，则将基线方向作为载波相位定向结果；若不满足预设迭代结束条件，则将基线方向作为基线方向估计值，并返回利用基线方向估计值以及预先标定好的相位方向图，确定相位中心偏差估计值的步骤，直至满足预设迭代结束条件。
利用卫星导航阵列天线中两个阵元进行双天线载波相位定向，构成阵列天线的阵元通常具有较大的相位中心误差，利用与阵元分别对应相位方向图，可以分别确定两个阵元的相位中心误差估计值，并通过多次迭代，逐步消除由阵元相位失真引入的天线相位中心偏差对载波相位观测量质量的影响，逐渐提高载波相位观测量的质量，使得能够由较低质量的载波相位观测量，最终得到高精度的载波相位定向结果，也可理解，利用卫星导航阵列天线中两个阵元即可实现高精度的载波相位定向，扩展了载波相位定向的应用范围。
当然，实施本发明的任一产品或方法并不一定需要同时达到以上的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的实施例。
图1为本发明实施例提供的基于阵列天线的载波相位定向方法的一种流程图；
图2为本发明实施例提供的应用基于阵列天线的载波相位定向方法的系统示意图；
图3为本发明实施例提供的基于阵列天线的载波相位定向方法的另一种流程图；
图4为本发明实施例提供的基于阵列天线的载波相位定向装置的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员基于本申请所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
全球卫星导航系统载波相位定向技术通常利用卫星导航接收机测量两台卫星导航天线的载波相位观测量以及伪距观测量，并解算出基线方向，也即，相关技术中一般采用基于双天线的载波相位定向方法，其基于双天线接收到的载波相位观测量，构造双差观测量，以此利用载波相位相对定位技术解算两台天线之间的基线向量，推导出基线方向。
可以理解，基于双天线的载波相位定向方法进行相位定向最终得到的基线方向结果的精度，或者说载波相位定向结果的准确度，受载波相位观测量质量的影响。即载波相位观测量的质量越高，得到的基线方向精度越高，载波相位定向结果越准确。在相关技术中，为了提供高质量的载波相位观测量以得到高精度的基线方向，是使用质量较高、相位中心较稳定的天线进行载波相位定向，也即相关技术中只能使用使用质量较高、相位中心较稳定的天线进行载波相位定向，如此会限制载波相位定向的应用范围。
为了扩展载波相位定向的应用范围，本发明实施例提供一种基于阵元的载波相位定向方法，如图1所示，可以包括：
S101，获取卫星导航阵列天线上两个阵元的载波相位观测量和伪距观测量。
S102，利用载波相位观测量和伪距观测量，对两个阵元进行相对定位，并计算基线方向估计值。
S103，利用基线方向估计值以及预先标定好的相位方向图，确定天线相位中心偏差估计值；
其中，相位方向图指示阵元在各个方向上的天线相位中心偏差。
S104，利用天线相位中心偏差估计值对载波相位观测量中的相位中心误差进行校正，得到消除偏差的载波相位观测量。
S105，利用消除偏差的载波相位观测量和伪距观测量，对两个阵元进行相对定位，并解算基线方向。
S106，若满足预设迭代结束条件，则将基线方向作为载波相位定向结果。
S107，若不满足预设迭代结束条件，则将基线方向作为基线方向估计值，并返回利用基线方向估计值以及预先标定好的相位方向图，确定天线相位中心偏差估计值的步骤，直至满足预设迭代结束条件。
本发明实施例利用卫星导航阵列天线中两个阵元进行双天线载波相位定向，构成阵列天线的阵元通常具有较大的相位中心误差，利用与阵元对应相位方向图，可以分别确定两个阵元的相位中心误差估计值，并通过多次迭代，逐步消除由阵元相位失真引入的天线相位中心偏差对载波相位观测量质量的影响，逐渐提高载波相位观测量的质量，使得能够由较低质量的载波相位观测量，最终得到高精度的载波相位定向结果，也可理解，利用卫星导航阵列天线中两个阵元即可实现高精度的载波相位定向，扩展了载波相位定向的应用范围。
参照图1，本发明实施例对基于阵元的载波相位定向方法，进行详细说明。
S101，获取卫星导航阵列天线上两个阵元的载波相位观测量和伪距观测量。
阵列天线一般由多个布置在同一阵面上的阵元构成，被广泛应用于抗干扰应用领域，使用天线可以接收到所有可见卫星的信号。通过捕获跟踪卫星信号，可以获取表示天线与卫星之间的几何距离的观测量；具体地，可以包括伪距观测量和载波相位观测量。通常情况下，利用伪距观测量计算天线与卫星之间的距离精度较差，而利用载波相位观测量计算天线与卫星之间的距离精度较高。
一种可实现方式中，本发明实施例中的两个阵元可以是卫星导航阵列天线上两个距离小于载波相位波长的阵元，也即利用阵面上两个距离小于载波相位波长的阵元进行载波相位定向。
相关技术中，为计算得到高精度的基线方向，就需要高质量的载波相位观测量，而高质量的载波相位观测量则往往需要使用质量较高、相位中心较稳定的天线才能观测到。因此，就导致在利用双天线进行载波相位定向时，常常具有较高的设备成本。而本发明实施例，由于是使用位于阵列天线上的两个阵元，接收卫星信号，因此相较于使用质量较高、相位中心较稳定的天线，能够极大的降低设备成本。
同时，由于阵列天线通常应用于抗干扰领域，因此，本发明实施例提供的基于阵列天线的载波相位定向方法，可以利用阵列天线实现双天线定向，如此也扩展了阵列天线的应用范围。
S102，利用载波相位观测量和伪距观测量，对两个阵元进行相对定位，并计算基线方向估计值。
基线，即为在本发明实施例中涉及的用于获取载波相位观测量的两个阵元的连线。
由相关技术可知，在传统的双天线载波相位定向技术中，通常天线之间的基线长度是米级的。而由图2可知，在本发明实施例中，两个阵元之间的距离，即基线的长度通常小于载波波长，达到厘米级，即本发明实施例是针对厘米级的超短基线。本发明实施例中利用阵列天线上的两个阵元进行载波相位定向的过程中，基线长度只有厘米级对于双天线定向是一个挑战。
当利用迭代方法消除天线相位中心偏差时，如果能有一个较准确的基线方向概略估计值，将可以有效加快迭代收敛的速度。然而，由于阵列天线采用的阵元一般都是相位失真较大的贴片天线，在校正载波相位观测量中包含的天线相位中心偏差之前，双天线载波相位定向结果较差，可能导致迭代次数过多。本发明实施例利用基线的先验测量信息作为约束条件，实现了在未校正天线相位中心偏差的条件下，确定了较准确的基线方向概略估计值。
为了降低基线长度对定向结果的影响，本发明实施例中在利用载波相位观测量和伪距观测量，对两个阵元进行相对定位，并计算基线方向估计值的过程中，可以将基线长度作为约束条件，也可以理解为基于基线约束条件的方向概略估计方法，其通过充分利用基线的先验测量信息解算概略的基线方向估计值。
可以理解地，由于阵列天线上两个阵元的位置相对固定，因此在确定获取载波相位观测量以及伪距观测量的两个阵元之后，两个阵元之间的基线长度也随之确定，即在本发明实施例中，基线长度是先验已知的，为先验测量信息。
基于基线约束条件的方向概略估计方法，也即通过充分利用基线的先验测量信息解算概略的基线方向估计值。具体地，在迭代计算基线方向的过程中，在首次迭代中，利用基线的先验测量信息作为约束条件，解算出相对准确的基线方向概略估计值，也即利用两个阵元获取到的未校正的载波相位观测量和伪距观测量，对两个阵元进行相对定位，并计算基线方向估计值。
一种可实现方式中，将基线长度作为约束条件，利用载波相位观测量和伪距观测量，对两个阵元进行相对定位，并计算基线方向估计值，可以包括：
构建卡尔曼滤波器的状态向量；所述卡尔曼滤波器的状态向量包括所述两个阵元的相对位置坐标以及载波相位模糊度；将所述载波相位观测量和伪距观测量输入所述卡尔曼滤波器，计算所述相对位置坐标的浮点解和所述载波相位模糊度的浮点解；以基线长度作为约束条件，利用所述相对位置坐标的浮点解和所述载波相位模糊度的浮点解，计算相对位置坐标的固定解和载波相位模糊度的固定解；若得到所述相对位置坐标的固定解和所述载波相位模糊度的固定解，则利用所述相对位置坐标的固定解计算基线方向的估计值；若未得到所述相对位置坐标的固定解和所述载波相位模糊度的固定解，则利用浮点解计算基线方向的估计值。
如果固定解解算成功，就用固定解更新卡尔曼滤波器状态向量；如果固定解解算失败，就用浮点解更新卡尔曼滤波器状态向量。
其中，利用所述相对位置坐标的浮点解和所述载波相位模糊度的浮点解，计算相对位置坐标的固定解和载波相位模糊度的固定解，如果固定解解算成功，就用固定解更新卡尔曼滤波器状态向量；如果固定解解算失败，就用浮点解更新卡尔曼滤波器状态向量。
固定解解算的过程可以理解为相对定位解算的流程，而若固定解解算成功也可以理解为完成相对定位，之后，即可以根据解算出的两个阵元的相对位置，也即两个阵元的相对位置坐标计算基线方向，例如，解算出相对位置的北向分量是1，东向方向是0，则能够推算出基线方向是正北。
在一种可实现的方式中，可以构建卡尔曼滤波器（Kalman Filtering，KF）的状态向量，具体地，可以是基于载波相位观测量，构建针对两个阵元的相对位置坐标预计整周模糊度的卡尔曼滤波器的状态向量，也即在本发明实施例构建的卡尔曼滤波器的状态向量中，两个阵元的相对位置坐标和整周模糊度为需要求解的未知数，得到包括两个阵元的相对位置坐标，整周模糊度的状态向量。
两个阵元组成的基线矢量是指从一个阵元指向另一个阵元的矢量的坐标。因此，包括两个阵元的相对位置坐标的状态向量，也可以认为是针对两个阵元构成的基线矢量的状态向量。
整周模糊度，也即载波相位模糊度，为载波相位观测量中包含的大小为整数个波长的误差，由于该整周期数是一个无法通过观测获得的未知数，因而该整周期数被称为整周模糊度。准确地确定整周模糊度，可以使卫星至用户的距离测定精确到不足一个波长，将误差量级缩减至厘米甚至毫米级别。因此，确定的准确整周模糊度，能够更准确地确定两个阵元的位置信息，以此由两个阵元相对位置得到更准确的载波相位定向结果，提高载波相位定向的精度。
将两个阵元接收到的载波相位观测量和伪距观测量输入卡尔曼滤波器，对两个阵元组成的基线矢量、整周模糊度进行求解，具体地，先解算基线矢量、整周模糊度，以及基线方向的浮点解，之后，以基线长度作为约束条件，对两个阵元组成的基线矢量、整周模糊度，以及基线方向的固定解进行求解。然而，并不一定能求解出基线矢量、整周模糊度，以及基线方向的固定解，此时，可以将基线矢量、整周模糊度，以及基线方向的浮点解作为本次迭代的解算结果。
该过程也可以看作是对下一次迭代的卡尔曼滤波器的状态向量进行初始化，以基线长度作为约束条件，解算出下一个历元中的基线矢量、基线方向的初始值。
针对上述的解算过程，在解算两个阵元组成的基线矢量、整周模糊度，以及基线方向的初始值时，可以先利用输入的载波相位观测量和伪距观测量，对整周模糊度进行求解，之后再求解两个阵元的相对位置坐标，也即两个阵元组成的基线矢量，以此实现对两个阵元的相对定位。之后再利用基线矢量和整周模糊度对基线方向，也即在解算处基线矢量的基础上，通过坐标转换推导出基线方向。
其中，求解整周模糊度时，先求解整周模糊度的浮点解，再基于该浮点解进一步确定整周模糊度的固定解（Ambiguity Resolution，AR），基线矢量固定解，是由模糊度固定解推导出；基线方向，是由基线矢量固定解推导出，即得到本发明实施例的基线方向估计值。
在初始化的过程中，由于以基线长度作为解算过程的约束条件，因此虽然输入卡尔曼滤波器的载波相位观测量存在天线相位中心偏差，即是未校正天线相位中心偏差的载波相位观测量，但是得到的基线方向估计值依旧可以较为准确的表示实际基线方向，即本发明实施例以基线长度作为约束条件，实现了在未校正天线相位中心偏差的情况下，对基线方向进行较为准确的预测。
可以理解地，在后续步骤中将通过多次迭代，逐步消除载波相位观测量中的天线相位中心偏差。但是由于阵列天线采用的阵元一般都是相位失真较大的贴片天线，因此，校正由阵元获取的载波相位观测量中包含天线相位中心偏差可能比较困难，也即可能导致迭代次数过多。因此，将本次迭代过程得到的基线方向估计值，作为下一次迭代的初始值，可以为下一次迭代提供一个较准确的初始量，进而有效减少迭代次数，加快迭代收敛的速度。
另外，受主要设计目标和制造成本的约束，阵列天线上的阵元通常具有明显的相位失真，阵列天线上的阵元相位中心不稳定，也即利用具有相位失真的阵列天线的阵元，对载波相位进行观测，这导致接收到的载波相位观测量中通常都包含较大的天线相位中心偏差，或者说接收到的载波相位观测量质量不高。
为了在载波定向过程中消除阵元的相位中心偏差，避免载波相位观测量因有较大的天线相位中心偏差，导致载波相位观测量的质量不高对载波相位定向的结果的影响，本发明实施例中通过多次迭代解算尝试消除阵元获取的载波相位观测量中包含的天线相位中心偏差。也即，在利用载波相位观测量和伪距观测量，对两个阵元进行相对定位，并计算基线方向估计值之后，可以利用基线方向估计值以及预先标定好的相位方向图消除载波相位观测量包括的天线相位中心偏差，以利用消除天线相位中心偏差后的载波相位观测量和伪距观测量，对两个阵元进行相对定位，并解算基线方向，直至满足预设迭代结束条件。
S103，利用基线方向估计值以及预先标定好的相位方向图，确定天线相位中心偏差估计值；
其中，相位方向图指示阵元在各个方向上的天线相位中心偏差。
在双天线定向的场景下，两个阵元的位置相对固定，天线相位中心偏差的大小与基线方向有关，因此，可以利用基线方向确定天线相位中心偏差。
组成阵列天线的阵元的相位中心偏差在空间上的分布可以用相位方向图来描述。相位方向图可以指示阵元在各个方向上的相位中心误差。每一阵元都可以具有与其对应的相位方向图。因此在本发明实施例中，可以包括两个相位方向图，两个相位方向图与本发明实施例涉及的两个阵元分别对应。也即利用两个相位方向图分别确定两个阵元的相位中心偏差估计值。
在一种可实现的方式中，相位方向图可以理解为一个表格，这个表格中记录了各个方向以及与各个方向对应的相位中心偏差的大小，得到基线方向之后，可以通过在该表格中进行查找，即可得到与基线方向对应的相位中心偏差。
在一种可实现的方式中，可以预先标定好阵列天线上两个阵元的天线相位中心偏差，即针对阵列天线上的两个阵元，预先标定好相位方向图，因此，在计算出基线方向估计值之后，可以利用基线方向估计值，在预先标定好的相位方向图中进行查找，确定与该基线方向估计值对应的天线相位中心偏差估计值。
S104，利用天线相位中心偏差估计值对载波相位观测量中的相位中心误差进行校正，得到消除偏差的载波相位观测量。
利用天线相位中心偏差估计值对载波相位观测量中的天线相位中心偏差进行校正，也即消除由两个阵元获取到的载波相位观测量中的天线相位中心偏差，如此，即可得到消除偏差的载波相位观测量。
阵列天线的阵元相位中心不稳定，使得利用阵元接收到的载波相位观测量中包含较大的天线相位中心偏差。本发明实施例，可以利用由基线方向估计值确定的天线相位中心偏差估计值，对载波相位观测量中的相位中心偏差进行初步校正，得到消除偏差的载波相位观测量。
但是由于基线方向估计值只是对基线方向的概略估计，即不能精准的表示实际基线方向，因此由基线方向估计值确定的天线相位中心偏差估计值也并不精准，即利用该天线相位中心偏差估计值并不能实现对载波相位观测量中的天线相位中心偏差的完全校正，也即在利用天线相位中心偏差估计值对载波相位观测量包括的天线相位中心偏差进行校正后，得到的消除偏差的载波相位观测量中，实际仍然包含待校正的天线相位中心偏差。因此，本发明实施例可以通过多次迭代，逐步消除载波相位观测量中的天线相位中心偏差，以此逐渐提升载波相位观测量的质量。
S105，利用消除偏差的载波相位观测量和伪距观测量，对两个阵元进行相对定位，并解算基线方向。
虽然消除偏差的载波相位观测量中仍旧包括天线相位中心偏差，但是相较于未校正的载波相位观测量，即本次迭代用于解算基线方向的载波相位观测量，消除偏差的载波相位观测量，仍然具有更高的质量。因此，相对于由未校正的载波相位观测量解算出的基线方向，利用消除偏差的载波相位观测量解算出的基线方向，更为精准。
在将消除偏差的载波相位观测量和伪距观测量输入卡尔曼滤波器再次对两个阵元进行相对定位，解算基线方向之前，可以先利用本次迭代解算得到的基线矢量和整周模糊度对卡尔曼滤波器的状态向量进行更新，之后再将消除偏差的载波相位观测量和伪距观测量输入更新后的卡尔曼滤波器，对两个阵元进行相对定位，并解算基线方向。
可以基于两个阵元的相对位置坐标以及整周模糊度是否解算出固定解，对卡尔曼滤波器的状态向量进行不同的更新过程。
具体地，在得到相对位置坐标的固定解和整周模糊度的固定解时，利用相对位置坐标的固定解和整周模糊度的固定解，更新卡尔曼滤波器的状态向量；在未得到相对位置坐标的固定解和整周模糊度的固定解时，利用相对位置坐标的浮点解和整周模糊度的浮点解，更新卡尔曼滤波器的状态向量。
即本发明实施例在本次迭代过程解算出相对位置坐标和整周模糊度的固定解时，就利用固定解对卡尔曼滤波器的状态向量进行更新；在未解算出固定解时，则利用浮点解对卡尔曼滤波器的状态向量进行更新，进而得到更新后的卡尔曼滤波器。
该过程也可以看作是卡尔曼滤波器的状态向量的初始化过程，即利用本次迭代的结果，对下一次迭代所使用的卡尔曼滤波器的状态向量进行初始化。
其中，卡尔曼滤波器状态向量的更新可以包括时间更新和测量更新，时间更新是指根据前一时刻的状态估计值对当前时刻的状态进行推算，测量更新是指将先验估计和新的测量值结合起来构造改进的后验估计，在本发明实施例中，测量更新可以包括利用载波相位观测量解算基线矢量和整周模糊度的浮点解的过程，时间更新可以包括利用解算出的基线方向对载波相位观测量进行校正的过程。
具体解算基线方向的方法，可以类比S102，即将消除误差的载波相位观测量以及伪距观测量作为输入，代入卡尔曼滤波器，对两个阵元进行相对定位，以此基于相对定位结果求解基线方向。
本发明实施例中，得到载波相位观测量后计算基线方向的过程可以参照相关技术中GNSS载波相位相对定位解算的方式。
S106，若满足预设迭代结束条件，则将基线方向作为载波相位定向结果。
解算出基线方向之后，可以对当前迭代过程是否满足迭代结束条件进行判断，在满足迭代结束条件时，可以将当前基线方向作为载波相位定向结果，并输出该载波相位定向结果。
满足预设迭代结束条件可以包括，迭代次数不小于预设次数；或者，在迭代次数小于预设次数时，相邻两次迭代过程，解算出的基线方向偏差小于预设阈值。其中，迭代次数为指示计算基线方向的次数。
在判定迭代次数，即通过计算得到基线方向的次数不小于预设次数时，迭代过程结束，可以认为当前得到的基线方向的精度满足要求，此时，可以将当前基线方向作为载波相位定向结果，输出该基线方向。
可以理解地，若迭代过程具有质量较高的初始值，则可能在迭代次数较少时，就得到质量很高的迭代结果。在本发明实施例中，即若基线方向估计值的质量较高，则可能实现仅通过较少的迭代次数，得到精度很高的基线方向。
因此，在判定迭代次数小于预设次数时，可以再对相邻两次迭代过程，解算出的基线方向偏差是否小于预设阈值，即解算出的基线方向是否收敛进行判断。以此，若基线方向收敛，则可以认为当前解算出的基线方向的精度满足需求，此时，可以将当前基线方向作为载波相位定向结果，输出该基线方向。
参照S102解算基线方向估计值的过程，即在计算基线方向的过程中，会同时解算整周模糊度。进而，本发明实施例在判断相邻两次迭代过程，解算出的基线方向偏差是否小于预设阈值之前，可以包括先对当前解算出的整周模糊度进行判断，具体地，可以包括对解算出的整周模糊度固定解是否可靠进行判断。之后在判定整周模糊度固定解可靠时，再对相邻两次迭代过程，解算出的基线方向偏差是否小于预设阈值。
在一种可实现的方式中，可以利用Ratio（比值）检验等方法，对整周模糊度是否取得固定解进行验证。常用的方法可以包括利用LAMBDA（最小二乘模糊度降相关平差）算法，计算所有候选模糊度组合的残差，将最优模糊度组合的残差和次优模糊度组合的残差作商，如果比值（AR ratio）大于某个门限值，则认为该整周模糊度固定解是可靠的。一般来说，这个比值越大，最终得到的模糊度解越可靠，以此，可以简单的判定解算出的整周模糊度的固定解是否正确。
在一种可实现的方式中，可以利用如下公式判断相邻两次迭代过程，解算出的基线方向偏差是否小于预设阈值，即对基线方向是否收敛进行判断。
；
其中，表示基线方向，具体地，/>表示第/>次迭代，即第/>次解算出的基线方向，/>表示第/>次迭代，即第/>次解算出的基线方向，/>表示判定基线方向收敛的门限值，即预设阈值。在多次迭代的过程中，通过计算相邻两次迭代得到的基线方向差值的绝对值，得到相邻两次迭代解算得到的基线方向的偏差，并在该偏差小于基线方向收敛的门限值，即小于预设阈值时，判定基线方向收敛，满足预设迭代结束条件。
S107，若不满足预设迭代结束条件，则将基线方向作为基线方向估计值，并返回利用基线方向估计值以及预先标定好的相位方向图，确定天线相位中心偏差估计值的步骤，直至满足预设迭代结束条件。
不满足预设迭代结束条件，可以包括迭代次数不小于预设次数；或者，在迭代次数小于预设次数时，整周模糊度未取得固定解；或者，在迭代次数小于预设次数也整周模糊度取得固定解时，相邻两次迭代过程，解算出的基线方向偏差是否小于预设阈值。
此时，可以认为基于当前载波相位观测量和伪距观测量，得到的基线方向质量不高，还需要继续对载波相位观测量中的天线相位中心偏差做进一步校正，即由当前解算出的基线方向，在预先标定好的相位方向图中，确定与该基线方向对应的天线相位中心偏差估计值，并利用该天线相位中心偏差估计值校正载波相位观测量中的天线相位中心偏差，也即重新触发S103的步骤内容，以在进行数次迭代后，基线方向计算结果将逐渐收敛，直到满足预设迭代结束条件，得到载波相位定向结果。
利用两个阵元在同一个历元的观测量重复进行多次载波相位相对定位的解算，同时把每次迭代的基线方向解算结果代入下一次迭代，进行天线相位中心偏差的校正；在此基础上，得益于载波相位观测量的质量的提高，下一次迭代将解算出更加精确的基线方向；在进行数次迭代后，基线方向计算结果将逐渐收敛。
本发明实施例提供的基于阵列天线的载波相位定向方法，能够实现利用小型卫星导航阵列天线中的两个阵元实现高精度的双天线定向。利用卫星导航阵列天线中两个阵元进行双天线载波相位定向，通过多次迭代，逐步消除由阵元相位失真引入的天线相位中心偏差对载波相位观测量质量的影响，克服了组成阵列天线的阵元相位失真、和基线长度较短等因素对基于线阵列天线的双天线载波相位定向精度的影响。基于阵列天线上的两个阵元实现了载波相位定向、基于迭代实现了对天线相位中心偏差的消除，基于基线约束条件实现了对基线方向的概略估计，使得能够由较低质量的载波相位观测量，得到高精度的载波相位定向结果，以此扩展载波相位定向方法的应用范围。也可以理解为，扩展了通常用于抗干扰的小型阵列天线的应用范围，使其具有定向的能力；同时，利用阵列天线中两个阵元进行载波相位定向还能够降低载波相位定向的成本。
如图2所示的应用基于阵元的载波相位定向方法的系统示意图，其中“北”、“东”、“天”指示三种相互垂直的方向。由多个阵元组成的阵列天线，阵列天线一个阵面上布置有多个阵元，其中用于实现基于阵列天线的载波相位定向方法的两个阵元之间的连线即为基线，如图2所示，阵元1和阵元2之间的连线可以为基线。使用两个卫星导航接收机（GNSS接收机）分别接收阵列天线上两个阵元的信号，收集两个阵元观测到的载波相位观测量和伪距观测量信息，并将接收到的信号传递至计算机进行处理，以此实现在这两个阵元之间进行载波相位相对定位，解算出这两个阵元组成的基线的方向信息，以此实现利用阵列天线上两个阵元进行载波相位定向。接收机接收了小型阵列天线上的两个阵元各自的独立输出，使用卫星导航接收机接收小型阵列天线上两个阵元的信号，并分别收集观测量信息，然后在这两个阵元之间进行载波相位相对定位、解算出由这两个阵元组成的基线的方向信息。
本发明实施例中利用阵列天线上两个阵元在同一个历元的观测量重复进行多次载波相位相对定位的解算，同时把每次迭代的基线方向解算结果代入下一次迭代，进行天线相位中心偏差的校正；在此基础上，得益于载波相位观测量的质量的提高，下一次迭代将解算出更加精确的基线方向；在进行数次迭代后，基线方向计算结果将逐渐收敛。且在首次迭代过程中利用基线的先验测量信息作为约束条件，解算出相对准确的基线方向概略估计值，也即利用未校正的两个阵元的载波相位观测量，计算基线方向估计值。
一个具体的实施例中，如图3所示，在实际应用中，基于阵元的载波定向方法可以包括：
S301，获取单频单历元的卫星观测量。
也即收集阵列天线上的两个阵元在一个历元中的GNSS观测量。
利用每台天线可以接收所有可见卫星的信号。观测量的含义是天线与卫星之间的几何距离。每台天线对每个卫星信号的观测量通常包括：1）伪距观测量；2）载波相位观测量。
阵列天线的阵元可以针对一种载波频率，获取一个历元的GNSS观测量。由于阵列天线阵元相位中心不稳定，因此获取到的GNSS载波相位观测量中存在天线相位中心偏差。
S302，初始化状态向量。
卡尔曼滤波器的状态向量，包括：由两个阵元组成的基线矢量，整周模糊度。即在卡尔曼滤波器的状态向量中，两个阵元组成的基线矢量和整周模糊度为未知量。
针对GNSS观测量，构建卡尔曼滤波器的状态向量，同时将该GNSS观测量输入卡尔曼滤波器，对该状态向量进行初始化。得到针对两个阵元组成的基线矢量、整周模糊度的状态向量的初始化结果。
S303，解算浮点解。
进行卡尔曼滤波器的测量更新过程，解算出基线矢量和整周模糊度的浮点解。
根据卡尔曼滤波器状态方程的初始化结果，可以首先解算整周模糊度的浮点解，即先不考虑整周模糊度整数部分的特性，先解出整周模糊度小数形式的解。解算基线矢量和整周模糊度的浮点解的过程可以认为是对卡尔曼滤波器状态向量的测量更新过程。
S304，解算固定解。
基于整周模糊度的浮点解，便能够进一步对整周模糊度的整数部分进行求解，即得到整周模糊度的固定解。可以将解算整周模糊度固定解的算法，称为模糊度解算。
准确的整周模糊度计算结果能够提高载波相位定向的精度。因此，在计算出整周模糊度之后，可以对整周模糊度的可靠性，也即准确性进行判断，具体地，可以通过Ratio验证整周模糊度解算结果的可靠性。
S305，计算当前历元的基线方向解。
在双天线载波相位定向过程中，未知量包括整周模糊度以及基线矢量，在计算出整周模糊度的固定解之后，便可以基于该固定解，计算出基线矢量，也即两个阵元的相对位置坐标，进而通过简单的坐标转换便可以推导出基线方向。
并且，在初次基线方向解时，可以将两个阵元之间的基线长度作为约束条件参与计算，以此在未消除GNSS观测量中的天线相位中心偏差时，可以充分利用基线的先验测量信息，对基线方向进行估计，得到能够在一定程度上反映实际基线方向的基线方向概略估计值，并为后续的迭代过程提供一个较优的初始值，减少迭代次数，加快迭代速度。
S306，判断迭代次数是否小于预设阈值。
在一种可实现的方式中，迭代次数的预设阈值可以为10次，即在迭代次数不小于10次时，认为当前解算出的基线方向解可以满足实际需求，或者说认为当前解算出高精度的基线方向解，可以停止迭代，执行S309，得到载波相位定向结果。否则，即在迭代次数小于预设阈值时，继续执行S307。
S307，判断是否解算出固定解。
在迭代次数小于预设阈值时，也可能出现解算出高精度的基线方向解的情况，因此，可以在迭代次数小于预设阈值时，可以对是否解算得到整周模糊度的固定解进行判断，并在解算出固定解时，继续执行S308；在未解算出固定解时，继续执行迭代过程，即执行S310。
S308，判断迭代是否收敛。
判断迭代是否收敛也即判断相邻两次迭代过程，解算出的基线方向的偏差是否小于预设阈值，在迭代收敛时，即使继续迭代过程，得到的基线方向结果也不会产生明显变化，即在此时可以停止迭代。即若判断迭代收敛，则执行步骤S309；若判断迭代未收敛，则执行步骤S310，即继续对GNSS观测量中的天线相位中心偏差进行校正。
S309，输出基线方向。
预设迭代结束条件，在本发明实施例中，即为迭代次数不小于预设阈值，或者，在迭代次数小于预设阈值时，解算出固定解且基线方向收敛。
在满足预设迭代结束条件的情况下，即可输出基线方向，得到载波相位定向结果。
S310，使用相位方向图消除相位偏差。
相位方向图可以是预先标定好的，包括各个方向以及与各个方向对应的相位中心误差。
根据当前历元计算出的基线方向解，可以在相位方向图中确定与该基线方向解对应的相位中心偏差，以此得到与两个阵元分别对应的相位中心偏差估计值，进而利用该相位中心偏差估计值消除GNSS观测量中的天线相位中心偏差，得到消除相位中心偏差的载波相位观测量，使其作为更优的初始量参与下一次解算基线方向的迭代过程。
S311，设置状态向量。
利用本次（第次）迭代过程解算得到的基线矢量以及整周模糊度，对卡尔曼滤波器的状态向量进行更新，以在触发S303之后，即在下一次（第/>次）迭代过程中解算出更优的结果。
本发明实施例提供的基于阵列天线的载波相位定向方法，能够利用迭代的方法消除由天线相位失真问题引入的相位中心偏差；并利用基线的先验测量值作为约束条件，解算出较准确的基线方向估计值，作为迭代的初始值，减少迭代次数，加快迭代速度，克服了组成小型阵列天线的阵元相位失真、和基线长度较短的缺陷，实现了利用小型卫星导航阵列天线中的两个阵元实现高精度的双天线定向；同时扩展了通常用于抗干扰的小型阵列天线的应用范围，使其具有定向的能力。并且，相较于传统的双天线载波相位定向方法，无需使用高精度、相位中心稳定的天线，降低了设备成本。
本发明实施例提供了一种基于阵元的载波相位定向装置，如图4所示，装置可以包括：
获取模块401，用于获取卫星导航阵列天线上两个阵元的载波相位观测量和伪距观测量；
计算模块402，用于利用载波相位观测量和伪距观测量，对两个阵元进行相对定位，并计算基线方向估计值；
确定模块403，用于利用基线方向估计值以及预先标定好的相位方向图，确定天线相位中心偏差估计值；其中，相位方向图指示阵元在各个方向上的天线相位中心偏差；
校正模块404，用于利用天线相位中心偏差估计值对载波相位观测量中的天线相位中心偏差进行校正，得到消除偏差的载波相位观测量；
解算模块405，用于利用消除偏差的载波相位观测量和伪距观测量，对两个阵元进行相对定位，并解算基线方向；
判断模块406，用于若满足预设迭代结束条件，则将基线方向作为载波相位定向结果；若不满足预设迭代结束条件，则将基线方向作为基线方向估计值，并返回利用基线方向估计值以及预先标定好的相位方向图，确定天线相位中心偏差估计值的步骤，直至满足预设迭代结束条件。
可选地，计算模块402，具体用于将基线长度作为约束条件，利用载波相位观测量和伪距观测量，对两个阵元进行相对定位，并计算基线方向估计值。
可选地，计算模块402，具体用于构建卡尔曼滤波器的状态向量；所述卡尔曼滤波器的状态向量包括所述两个阵元的相对位置坐标以及载波相位模糊度；将所述载波相位观测量和伪距观测量输入所述卡尔曼滤波器，计算所述相对位置坐标的浮点解和所述载波相位模糊度的浮点解；以基线长度作为约束条件，利用所述相对位置坐标的浮点解和所述载波相位模糊度的浮点解，计算相对位置坐标的固定解和载波相位模糊度的固定解；若得到所述相对位置坐标的固定解和所述载波相位模糊度的固定解，则利用所述相对位置坐标的固定解计算基线方向的估计值；若未得到所述相对位置坐标的固定解和所述载波相位模糊度的固定解，则利用浮点解计算基线方向的估计值。
可选地，解算模块405，具体用于对卡尔曼滤波器的状态向量进行更新；将消除偏差的载波相位观测量和伪距观测量输入更新后的卡尔曼滤波器，对两个阵元进行相对定位，并计算基线方向。
可选地，满足预设迭代结束条件包括：迭代次数不小于预设次数；迭代次数指示计算基线方向的次数；或者，在迭代次数小于预设次数时，相邻两次迭代过程，解算出的基线方向偏差小于预设阈值。
本发明实施例提供的基于阵列天线的载波相位定向装置，可以利用卫星导航阵列天线中两个阵元进行双天线载波相位定向，由相位方向图确定两个阵元的相位中心偏差，并通过多次迭代，逐步消除由阵元相位失真引入的天线相位中心偏差对载波相位观测量质量的影响，逐渐提高载波相位观测量的质量，使得能够由较低质量的载波相位观测量，最终得到高精度的载波相位定向结果，以此扩展载波相位定向方法的应用范围。
本发明实施例还提供了一种电子设备，如图5所示，包括处理器501、通信接口502、存储器503和通信总线504，其中，处理器501，通信接口502，存储器503通过通信总线504完成相互间的通信，
存储器503，用于存放计算机程序；
处理器501，用于执行存储器503上所存放的程序时，实现上述任一所述基于阵元的载波相位定向方法的步骤。
上述电子设备提到的通信总线可以是外设部件互连标准（Peripheral ComponentInterconnect，PCI）总线或扩展工业标准结构（Extended Industry StandardArchitecture，EISA）总线等。该通信总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
通信接口用于上述电子设备与其他设备之间的通信。
存储器可以包括随机存取存储器（Random Access Memory，RAM），也可以包括非易失性存储器（Non-Volatile Memory，NVM），例如至少一个磁盘存储器。可选的，存储器还可以是至少一个位于远离前述处理器的存储装置。
上述的处理器可以是通用处理器，包括中央处理器（Central Processing Unit，CPU）、网络处理器（Network Processor，NP）等；还可以是数字信号处理器（Digital SignalProcessor，DSP）、专用集成电路（Application Specific Integrated Circuit，ASIC）、现场可编程门阵列（Field-Programmable Gate Array，FPGA）或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。
在本发明提供的又一实施例中，还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一基于阵元的载波相位定向方法的步骤。
在本发明提供的又一实施例中，还提供了一种包含指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述实施例中任一基于阵元的载波相位定向方法。
在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本发明实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线（例如同轴电缆、光纤、数字用户线（DSL））或无线（例如红外、无线、微波等）方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或者半导体介质（例如固态硬盘Solid State Disk (SSD)）等。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置、电子设备、计算机可读存储介质以及包含指令的计算机程序产品实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。
Claims (12)
1.一种基于阵列天线的载波相位定向方法，其特征在于，所述方法包括：
获取卫星导航阵列天线上两个阵元的载波相位观测量和伪距观测量；
利用所述载波相位观测量和伪距观测量，对所述两个阵元进行相对定位，并计算基线方向估计值；
利用所述基线方向估计值以及预先标定好的相位方向图，确定天线相位中心偏差估计值；其中，所述相位方向图指示阵元在各个方向上的天线相位中心偏差；
利用所述天线相位中心偏差估计值对所述载波相位观测量中的天线相位中心偏差进行校正，得到消除偏差的载波相位观测量；
利用所述消除偏差的载波相位观测量和所述伪距观测量，对所述两个阵元进行相对定位，并解算基线方向；
若满足预设迭代结束条件，则将所述基线方向作为载波相位定向结果；
若不满足所述预设迭代结束条件，则将所述基线方向作为基线方向估计值，并返回所述利用所述基线方向估计值以及预先标定好的相位方向图，确定天线相位中心偏差估计值的步骤，直至满足所述预设迭代结束条件。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用所述载波相位观测量和伪距观测量，对所述两个阵元进行相对定位，并计算基线方向估计值，包括：
将基线长度作为约束条件，利用所述载波相位观测量和伪距观测量，对所述两个阵元进行相对定位，并计算基线方向估计值。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述将基线长度作为约束条件，利用所述载波相位观测量和伪距观测量，对所述两个阵元进行相对定位，并计算基线方向估计值，包括：
构建卡尔曼滤波器的状态向量；所述卡尔曼滤波器的状态向量包括所述两个阵元的相对位置坐标以及载波相位模糊度；
将所述载波相位观测量和伪距观测量输入所述卡尔曼滤波器，计算所述相对位置坐标的浮点解和所述载波相位模糊度的浮点解；
以基线长度作为约束条件，利用所述相对位置坐标的浮点解和所述载波相位模糊度的浮点解，计算相对位置坐标的固定解和载波相位模糊度的固定解；
若得到所述相对位置坐标的固定解和所述载波相位模糊度的固定解，则利用所述相对位置坐标的固定解计算基线方向的估计值；
若未得到所述相对位置坐标的固定解和所述载波相位模糊度的固定解，则利用浮点解计算基线方向的估计值。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述利用所述消除偏差的载波相位观测量和所述伪距观测量，对所述两个阵元进行相对定位，并解算基线方向，包括：
对所述卡尔曼滤波器的状态向量进行更新；
将所述消除偏差的载波相位观测量和所述伪距观测量输入更新后的卡尔曼滤波器，对所述两个阵元进行相对定位，并计算基线方向。
5.根据权利要求1至4任一项所述的方法，其特征在于，所述满足预设迭代结束条件包括：
迭代次数不小于预设次数；所述迭代次数指示计算基线方向的次数；
或者，在所述迭代次数小于预设次数时，相邻两次迭代过程，解算出的基线方向偏差小于预设阈值。
6.一种基于阵列天线的载波相位定向装置，其特征在于，所述装置包括：
获取模块，用于获取卫星导航阵列天线上两个阵元的载波相位观测量和伪距观测量；
计算模块，用于利用所述载波相位观测量和伪距观测量，对所述两个阵元进行相对定位，并计算基线方向估计值；
确定模块，用于利用所述基线方向估计值以及预先标定好的相位方向图，确定天线相位中心偏差估计值；其中，所述相位方向图指示阵元在各个方向上的天线相位中心偏差；
校正模块，用于利用所述天线相位中心偏差估计值对所述载波相位观测量中的天线相位中心偏差进行校正，得到消除偏差的载波相位观测量；
解算模块，用于利用所述消除偏差的载波相位观测量和所述伪距观测量，对所述两个阵元进行相对定位，并解算基线方向；
判断模块，用于若满足预设迭代结束条件，则将所述基线方向作为载波相位定向结果；若不满足所述预设迭代结束条件，则将所述基线方向作为基线方向估计值，并返回所述利用所述基线方向估计值以及预先标定好的相位方向图，确定天线相位中心偏差估计值的步骤，直至满足所述预设迭代结束条件。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述计算模块，具体用于将基线长度作为约束条件，利用所述载波相位观测量和伪距观测量，对所述两个阵元进行相对定位，并计算基线方向估计值。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述计算模块，具体用于构建卡尔曼滤波器的状态向量；所述卡尔曼滤波器的状态向量包括所述两个阵元的相对位置坐标以及载波相位模糊度；将所述载波相位观测量和伪距观测量输入所述卡尔曼滤波器，计算所述相对位置坐标的浮点解和所述载波相位模糊度的浮点解；以基线长度作为约束条件，利用所述相对位置坐标的浮点解和所述载波相位模糊度的浮点解，计算相对位置坐标的固定解和载波相位模糊度的固定解；若得到所述相对位置坐标的固定解和所述载波相位模糊度的固定解，则利用所述相对位置坐标的固定解计算基线方向的估计值；若未得到所述相对位置坐标的固定解和所述载波相位模糊度的固定解，则利用浮点解计算基线方向的估计值。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述解算模块，具体用于对所述卡尔曼滤波器的状态向量进行更新；将所述消除偏差的载波相位观测量和所述伪距观测量输入更新后的卡尔曼滤波器，对所述两个阵元进行相对定位，并计算基线方向。
10.根据权利要求6至9任一项所述的装置，其特征在于，所述满足预设迭代结束条件包括：迭代次数不小于预设次数；所述迭代次数指示计算基线方向的次数；或者，在所述迭代次数小于预设次数时，相邻两次迭代过程，解算出的基线方向偏差小于预设阈值。
11.一种电子设备，其特征在于，包括处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，处理器，通信接口，存储器通过通信总线完成相互间的通信；
存储器，用于存放计算机程序；
处理器，用于执行存储器上所存放的程序时，实现权利要求1-5任一所述方法的步骤。
12.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-5任一所述方法的步骤。
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