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GPS快速定向仪技术

沈健  
【摘要】:应用GPS载波相位测量技术来确定载体姿态,因其具有精度高、不受美国P码(Y码)保密限制等特点而日益成为导航领域研究的热点。因此,GPS可以看作一个10状态的传感器:实时提供连续位置、速度、时间和姿态(PVTA)信息。 GPS定姿技术可以归结为利用载波相位测量确定基线矢量的空间方向。本论文从理论和实验两个方面对GPS快速定向技术进行了研究。 理论上从GPS相位观测方程入手,给出了单差、双差、三差观测方程;然后对各种整周模糊度的解算方法做了简要介绍和优缺点对比,最后对基于卫星空间几何约束的适合于长度已知甚短基线的快速模糊度解算方法以及利用乔历斯基分解原理适用于长度未知基线的模糊度浮点解算方法进行了分析与研究。 试验方面,利用两块型号为CMC ALLSTAR的GPS接收板和手提式工业计算机及其它附件搭建了GPS快速定向仪,嵌入了自行编写的通讯及快速定向软件并进行了大量的试验。其中主要介绍了双串口数据采集的同步控制及采集到的数据的粗加工和预处理。 实验结果表明,固定基线模式(长度为两米)在十分钟内可达到方位角0.10度、高低角0.3度的定向精度,考虑到试验过程中基线连接杆的轻微颤动,上述精度已基本达到预期的目标:自由基线模式当基线长度为8.8m时定向精度可达方位角0.01度、高低角0.03度。 最后,对该项技术在未来更为广阔领域中的应用前景作了乐观的预测,并对进一步的研究工作提出了建议。


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