單天線GPS姿態(tài)確定系統(tǒng)的研究.pdf

1、AbstractTheattitudeistheimportantparameterofnavigationoftheplane。InertialnavigationsystemwasusedtogetattitudeinformationatthepastAsthedevelopmentofGPStechnologytheapplicationofsynthesizingaircraftattitudeinformationbased

2、onGPShasbecometheimportantpartoftheuseofGPSItcantakethefuiIorpartplaceoftheinertialnavigationsystem。SeveralGPSattitudedeterminationmethodshavebeenproposedandSuccessfullytestedinrecentyearsThesemethodsrelyontheuseofmultip

3、leantennasThispaperpresentsamethodforsynthesizingaircraftattitudeinformationfromsingle，antennaGPSvelocitymeasurements。Theattitudeinformationconsistsofflightpathangleandrollangleabouttheaircrat2velocityvectoraxis。Italsoca

4、lledaspseudo。attitudeItiSapracticablymethodtogetaircraftsattitudeinfoi’mationwithlOWcostforitssimplehardwareandeasyinstallationKeywords：GPSaccelerationsingle——antennapseudoattitudevelocity壹壅墮寶墮壟叁堂堡：!堂生堡塞一一——第一章緒論全球定位系統(tǒng)(簡(jiǎn)

5、稱GPs——GlobalPositioningSystem)是美國國防部主要為滿足軍事部門對(duì)海上、陸地和空中設(shè)施進(jìn)行高精度導(dǎo)航和定位的要求而建立的。GPS作為新一代衛(wèi)星導(dǎo)航與定位系統(tǒng)，不僅具有全球性、全天候、連續(xù)的精密三維導(dǎo)航與定位能力，而且具有良好的抗干擾性和保密性。自1994年7月美國全球定位系統(tǒng)全部建成并投入使用以來，短短的幾年內(nèi)，這一技術(shù)發(fā)展極為迅速，GPS的應(yīng)用已經(jīng)進(jìn)入了科學(xué)技術(shù)和經(jīng)濟(jì)建設(shè)的很多領(lǐng)域，在人地測(cè)量、精密工程測(cè)量、

6、地質(zhì)監(jiān)測(cè)、交通監(jiān)測(cè)和空間氣象方面都得到了廣泛應(yīng)用，獲得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和良好的社會(huì)效益。具有類似功能的定位系統(tǒng)還有俄羅斯的GLONASS系統(tǒng)，我國也開始建立具有～定定位功能的北斗星計(jì)劃。目前，國內(nèi)市場(chǎng)上GPS產(chǎn)品很多，但是其核心技術(shù)是屬于國外的，因此深入研究和‘丌發(fā)GPS系統(tǒng)具有重要的意義。11研究背景利用GPS的碼相位、載波相位信號(hào)或二者的綜合束進(jìn)行單點(diǎn)坐標(biāo)確定、大地測(cè)量和相對(duì)定位等已進(jìn)入了實(shí)用階段。其中利用碼相位來得到偽距的方法應(yīng)用

7、最早，但定位精度差，目前定位誤差在10米左右(C／A碼)，麗P碼(Y碼)是不公開的保密碼，非經(jīng)美國政府批準(zhǔn)的廣大用戶難以利用。最近幾年受到廣泛重視并已在深入發(fā)展的主要是利用GPS載波相位信號(hào)作為觀測(cè)值來進(jìn)行定位的研究，其定位槽度可達(dá)毫米級(jí)，但需確定載波相位的整周模糊度，相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型比較復(fù)雜，計(jì)算量大。近年來，利用GPS的載波信號(hào)來確定載體的姿態(tài)是一種新的應(yīng)用。在飛機(jī)和艦船上，航向和姿態(tài)是導(dǎo)航腫重要參數(shù)。通常情況下，高精度的實(shí)時(shí)姿態(tài)測(cè)量

8、都是采用陀螺和加速度計(jì)組成的慣性系統(tǒng)。雖然慣性系統(tǒng)具有自主性好、動(dòng)態(tài)性好的特點(diǎn)，但是慣性系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價(jià)格昂貴、而且陀螺的誤差會(huì)隨著時(shí)間積累。隨著GPS技術(shù)的不斷發(fā)展，用GPS獨(dú)立柬進(jìn)行定位、測(cè)姿或與其它導(dǎo)航系統(tǒng)組合定位、測(cè)姿已經(jīng)是一種必然趨勢(shì)。自九十年代以來，幾種以多天線為基礎(chǔ)的GPS載體姿念確定系統(tǒng)相繼被提出并得到廣泛應(yīng)用。但是多天線GPS測(cè)姿系統(tǒng)存在著一些彳i足之處：各個(gè)GPS接收天線延遲、噪聲相互獨(dú)立；運(yùn)算量大，實(shí)時(shí)性難以保證；