基于GPS双天线的定向研究

论文摘要

随着美国GPS系统的形成和完善,全球卫星导航系统的发展,极大推动了许多其它学科的发展,如测量学、天文学、气象学等。而GPS定向测姿技术是近年来一个热门研究的方向,技术越来越成熟,被广泛的应用在航空、航海和车载等领域,可以提供全天候实时的导航和姿态服务信息,在实际中有很强的应用价值。本文介绍国内外GPS定向测姿技术的研究概况、应用前景和发展趋势；解算出观测卫星的坐标,给出了不同坐标系的转换方法；编写JAVA程序,提取观测文件中用于计算的数据；阐述了利用载波相位测量技术进行定向测姿的基本原理,研究分析了载波相位测量的差分数学模型；对测量进行了误差分析,提出相应的减弱或消除各项误差的种种措施；针对定向测姿中的关键技术,也是难点问题：整周模糊度的解算,进行了详细讨论分析,并根据GPS双天线(单条短基线且长度已知),推导了整周模糊度值的解算范围,利用双频GPS接收机,成功进行模糊度的解算,用实测数据进行了验算,实际验证了该解算方法,并讨论分析了误差等问题。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 国内外卫星定位定向研究现状及发展趋势
• 1.1.1 国内外卫星定位定向研究现状
• 1.1.2 未来发展趋势
• 1.2 GPS定向测姿的意义
• 1.3 论文主要内容及结构安排
• 第2章 GPS系统概述
• 2.1 GPS系统简介
• 2.1.1 GPS系统发展
• 2.1.2 GPS系统的组成
• 2.2 GPS信号和导航电文
• 2.3 卫星相关信息解算
• 2.4 GPS坐标系统简介
• 2.4.1 地球坐标系统
• 2.4.2 协议地球参照系
• 2.4.3 站心坐标系
• 2.5 利用星历文件计算卫星坐标
• 第3章 GPS定位原理及误差分析
• 3.1 GPS伪距测量定位
• 3.2 载波相位测量
• 3.2.1 载波相位测量原理
• 3.2.2 误差源分析
• 3.2.3 载波相位测量绝对定位
• 3.2.4 载波相位测量相对定位
• 第4章 整周模糊度技术
• 4.1 整周模糊度概述
• 4.2 解算流程
• 4.2.1 模糊度的估计
• 4.2.2 模糊度的搜索
• 4.2.3 模糊度的确认
• 4.3 约束条件的算法研究
• 4.3.1 已知基线长度对模糊度的约束作用
• 4.3.2 基线长度约束的几何解释
• 4.3.3 天线的特殊配置对模糊度的约束作用
• 4.3.4 姿态角对模糊度的约束作用
• 4.4 整周模糊度的解算
• 第5章 载体姿态方向的确定
• 5.1 GPS定向基本原理
• 5.2 方向角求解
• 5.3 基线的解和方向角的确定
• 5.4 姿态测量中的有关问题讨论
• 第6章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 进一步工作的方向
• 致谢
• 参考文献