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GPS三维姿态测量技术研究

刘若普  
【摘要】: GPS多天线三维姿态测量系统具有精度高、无累计误差、无需对准、全天候、成本低等优点,正在逐步取代传统的姿态测量方式。利用GPS进行载体姿态测量是近年来新发展起来的一项GPS应用技术,并且越来越多的应用于航天、航海等行业。通过对安装在同一载体上的多个GPS天线接收到的载波相位进行差分处理,可以实时求解得到载体的两维或三维姿态角。 本文从GPS测姿基本原理、载波相位差分技术、模糊度求解算法以及测姿实验及分析等几个方面对GPS姿态测量技术进行了研究。其中对常规在航模糊度求解技术进行了重点研究,在模糊度函数法基础上,首次将解析方法应用到载波相位双差观测方程的求解中,利用求得的结果来确定搜索域,实现了GPS三维姿态测量,并编写了完整的测姿程序。相比传统模糊度函数法,新算法减小了计算量,提高了可靠性。在由三块superstar II OEM板卡搭建的测姿系统平台上,进行了大量实验。实验结果表明:基线3米时,新算法可达到偏航角0.1°(1σ),俯仰角0.3°(1σ),横滚角0.3°(1σ)的测姿精度。对实验中出现的一些问题及误差情况进行了深入分析,讨论了进一步提高测姿系统性能的研究方向。


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