基于GPS测姿技术研究

admin · 发表于 5 小时前

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全球定位系统(GPS)不仅可以全球性、全天候、实时、高精度的提供载体的位置、速度信息；在载体上安装多个天线可以组成姿态测量系统，利用GPS载波相位信号，还可以实时求得载体的姿态角。由于GPS姿态测量系统的精确性、无需对准、低成本等优点，使得GPS姿态测量正在逐步取代传统的惯性导航系统(INS)，越来越多地应用于各个领域。本文以几种基本整周模糊度求解算法为基础对GPS姿态测量技术进行了研究，并结合它们的优点，设计了一个高成功率、高精度的融合算法；还结合实际环境，增强了算法的适应性，形成了一个可靠的姿态测量系统。论文的主要内容包括以下几个方面：⑴分析了GPS姿态测量系统的特点，调研了国内外算法的发展现状，并在此基础上提出了本文的研究方向；⑵介绍了利用GPS进行姿态测量的原理，重点介绍了本文中的GPS姿态测量系统的构成，包括坐标系的定义和实验数据的情况；⑶重点研究了3种常用的模糊度求解算法，包括模糊度函数法、LAMBDA法和码载波法。结合实验数据的解算结果，给出这几种算法的性能分析和优缺点；⑷基于模糊度函数法、LAMBDA法和码载波法，结合形成融合算法。通过解算结果对比，可以看到融合算法保持了AFM法、LAMBDA法和码载波法的优点，航向角的解算结果保持了高精度和高成功率。且在短基线时可以实现单历元解算，长基线情况下的姿态角的收敛时间也明显减少。并且能够适应参考星更换、星升起、星降落、周跳等情况，具有有效性、可用性和适应性。本文中的姿态测量系统的算法能够稳定可靠地完成姿态测量任务，并达到了预想的精度指标，为GPS姿态测量系统在更多领域的实际应用打下了基础。

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