GPS多基線姿態(tài)系統(tǒng)研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、利用GPS信號(hào)對(duì)載體的姿態(tài)進(jìn)行測(cè)量是GPS應(yīng)用的一個(gè)新領(lǐng)域。本文圍繞利用GPS載波相位信號(hào)確定運(yùn)動(dòng)載體姿態(tài)這一主題，重點(diǎn)研究了GPS姿態(tài)測(cè)量的理論及算法實(shí)現(xiàn)，并實(shí)現(xiàn)了一套姿態(tài)測(cè)量系統(tǒng)。 文章歸納了GPS姿態(tài)測(cè)量系統(tǒng)的三個(gè)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?？偨Y(jié)了GPS姿態(tài)測(cè)量的關(guān)鍵技術(shù)，包括載波相位的測(cè)量、誤差的減小以及模糊度的正確解算。設(shè)計(jì)了采用三塊分離的GPS接收機(jī)OEM板的姿態(tài)測(cè)量系統(tǒng)，給出了

2、整個(gè)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)流程。 在數(shù)據(jù)采集與處理環(huán)節(jié)，采用二進(jìn)制格式從接收機(jī)獲得數(shù)據(jù)，并對(duì)從接收機(jī)接收到的原始數(shù)據(jù)進(jìn)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(jī)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(shí)列出了三種檢

3、驗(yàn)方法，聯(lián)合檢驗(yàn)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(cè)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(duì)載體的姿態(tài)解算方法進(jìn)行了研究，并基于wahba問(wèn)題推導(dǎo)出基于非單位向量的姿態(tài)解算方法。對(duì)載體姿態(tài)解算三種算法進(jìn)行編程實(shí)現(xiàn)，并采用仿真數(shù)據(jù)進(jìn)行了驗(yàn)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)