GNSS姿態(tài)測量關鍵技術研究.pdf

1、利用GNSS技術測定載體三維姿態(tài)成本低廉，精度穩(wěn)定，應用前景廣闊。本文針對GNSS測姿的關鍵技術進行了系統(tǒng)深入的研究，內容涵蓋姿態(tài)測量系統(tǒng)中周跳探測、附加約束條件的模糊度解算和姿態(tài)估計算法。
　　本研究主要內容包括：⑴總結歸納了基線-姿態(tài)估計方法的特點，其中直接計算公式原理簡單、易于實現，只需兩條特定安置的基線即可獲得載體的三維姿態(tài)信息，無法充分利用多余基線的有效信息，解算精度有限，多用于提供初值；基于Wahba問題的姿態(tài)估計方法

2、直接利用單位向量進行姿態(tài)解算，無需先驗信息，計算效率高，但不適用于共面天線；最小二乘姿態(tài)估計方法充分利用基線信息，對基線測量結果進行進一步平差，提高姿態(tài)解算精度。⑵觀測值-姿態(tài)估計方法方面，構建了基于姿態(tài)參數和模糊度參數的直接解算模型。給出了基于九參數方向余弦陣的載波相位觀測方程，推導基于乘性誤差四元數和加性誤差四元數的載波相位觀測方程，對這幾種方法的測姿精度和效率進行了分析。觀測值-姿態(tài)估計方法將基線間參數關聯(lián)起來，提高了姿態(tài)估計精度

3、和計算效率。⑶周跳探測是姿態(tài)測量對的重要環(huán)節(jié)。對M-W組合的誤差特性進行了分析，其受到偽距噪聲影響較大，當衛(wèi)星高度角較低或較為嚴重的多路徑效應影響時，M-W組合的周跳探測能力降低，易造成小周跳漏檢。實驗分析表明，周跳誤探漏檢的概率可達到5.16％。提出一種基于小波閾值消噪的周跳探測改進方法，該方法利用小波閾值對 M-W組合作降噪處理，在此基礎上再依照 TurboEdit方法進行周跳探測。實驗結果表明，該方法能夠準確定位1周的小周跳，提高

4、了周跳探測成功率。⑷姿態(tài)測量系統(tǒng)存在特有的基線約束信息，利用該約束信息可以輔助模糊度的固定。推導基于約束整數最小二乘的模糊度解算方法----CLAMBDA和MCLAMBDA，約束整數最小二乘將約束條件融合進模糊度搜索過程中，明顯提升模糊度搜索成功率，但由于對應搜索空間不再為橢球，搜索過程無法直接套用LAMBDA的方式，計算效率大大降低，嚴重影響了整周模糊度的實時解算。⑸針對瞬時姿態(tài)測量需求，提出使用虛擬觀測方程輔助姿態(tài)解算。以基線約束或