GPS多基線姿態(tài)系統(tǒng)研究與實現(xiàn).pdf

1、利用GPS信號對載體的姿態(tài)進行測量是GPS應(yīng)用的一個新領(lǐng)域。本文圍繞利用GPS載波相位信號確定運動載體姿態(tài)這一主題，重點研究了GPS姿態(tài)測量的理論及算法實現(xiàn)，并實現(xiàn)了一套姿態(tài)測量系統(tǒng)。 文章歸納了GPS姿態(tài)測量系統(tǒng)的三個主要環(huán)節(jié)：數(shù)據(jù)的采集與處理，整周模糊度的快速解算以及姿態(tài)角的解算。總結(jié)了GPS姿態(tài)測量的關(guān)鍵技術(shù)，包括載波相位的測量、誤差的減小以及模糊度的正確解算。設(shè)計了采用三塊分離的GPS接收機OEM板的姿態(tài)測量系統(tǒng)，給出了

2、整個系統(tǒng)的實現(xiàn)流程。 在數(shù)據(jù)采集與處理環(huán)節(jié)，采用二進制格式從接收機獲得數(shù)據(jù)，并對從接收機接收到的原始數(shù)據(jù)進行解算，以獲得姿態(tài)解算所需的信息，包括雙差載波相位數(shù)據(jù)，接收機在WGS-84地球坐標(biāo)系下的坐標(biāo)以及衛(wèi)星的星歷。 在整周模糊度解算部分，分析比較了現(xiàn)有的模糊度解算方法，在剖析多種方法的基礎(chǔ)上，歸納出模糊度解算的一般步驟。討論了適合于短基線姿態(tài)系統(tǒng)的模糊度搜索范圍確定的兩種方法：QR分解算法和幾何約束法。同時列出了三種檢

3、驗方法，聯(lián)合檢驗獲得正確的整周模糊度組合。最后分析了周跳產(chǎn)生的原因，并介紹了周跳檢測和修復(fù)的三種方法。 在載體基線及姿態(tài)解算環(huán)節(jié)，介紹了姿態(tài)解算所涉及的三種坐標(biāo)系及其相互轉(zhuǎn)換關(guān)系。對載體的姿態(tài)解算方法進行了研究，并基于wahba問題推導(dǎo)出基于非單位向量的姿態(tài)解算方法。對載體姿態(tài)解算三種算法進行編程實現(xiàn)，并采用仿真數(shù)據(jù)進行了驗證。 在理論研究的基礎(chǔ)上，以加拿大NovAtel公司的SUPERSTAR II OEM板為硬件基礎(chǔ)