探索gps船舶姿态测量技术研究

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1、大连海事大学硕士学位论文GPS船舶姿态测量技术研究姓名：马鲲申请学位级别：硕士专业：交通信息工程及控制指导教师：贾传荧20040301摘要作为新一代卫星导航与定位系统，GPS以其全球性、实时性、全天候连续、快速、高精度的导航／定位／授时功能，为确定移动目标的地理位置和空问轨迹行业带来了一场革命。利用GPS载波相位技术对载体进行定向和测姿的研究开辟了又一个新的GPS应用研究领域。本文对GPS姿态测量技术进行了研究，论证了GPS姿态测量系统的可行性，并详细推导了姿态解算的数学模型。针对海上船舶的动态特性，本文

2、提出了船舶姿态测量系统的实施方案，对可能影响测量精度的各类误差源进行了分析。整周模糊度的解算和周跳检测与修复是GPS姿态测量系统的两大关键技术。为缩短模糊度搜索时间，提高模糊度解算的『F确率，本文引入了LAMBDA法解算整周模糊度；为实现动态条件下载波相位观测的周跳检测与修复，引入了“基于冗余双差观测的周跳检测与修复”的方法。MotorolaUT+OEM接收机是美国Motorola公司生产的Oncore系列接收机的一种。本文采用两块MotorolaUT+OEM板，在Windows95／NT平台下，利用Mi

3、crosoftVisua]c++串口编程技术，进行了船舶姿态测量系统的软件设计，通过对试验数据的后处理能获耿载体的二维姿态(航向角和俯仰角)，并通过试验验证了系统的性能。论文的最后列举了在理论和工程上尚需做进一步研究和完善的一些问题。关键词：GPS载波相位船体姿态整周模糊度周跳检测ABSTRACTTheresearchonattitudedeterminationbyGPScarrierphasemeasurementexploresanewareainGPSapplication、Thisdissert

4、ationstudiesthetheoryofGPS—basedattitudedetermination．ThefeasibilityofGPS—basedattitudedeterminationsystemistestedandthealgorithmonattirudedeterminationisdeductedindetai】．Basedonthenatureofmovingshipsonthesea，thisstudyproposedthewaytomeasureship’sattitude

5、．Variousfactorswhichmightinfluencethemeasurement’saccuracyarealsoanalyzed．TheGPScarrierphaseintegerambiguitysolutionandcycle—s¨pdetectionarethetwokeytechnologiesforGPS—basedattirudedeterminationsystem．Toshortenthetimeofthesolutionofintegerambiguityandimpr

6、oveitsvalidity，theLAMBDAalgorithmisintroduced．Themethodof”DetectionandFixingofCycle—slipUsingRedundantDoubleDiffereneeObservations”isappliedtorealizethedetectionandfixingofcycle—slipunderdynamicconditions．UsingtwoMotorolaUT+OEMs，thisstudydevelopsasoftware

7、onShip’sAttitudeDeterminationSystembyMicrosoftVisualC++usingWindows95／NTtorealizetheinspectionofship’struecourseandroll．Experimentsareconductedtovalidatethesystem’sperformance．ALlast，someproblemsintheoryorprojectwhichstillneedfurtherstudyingarepointedout．

8、Keywords：GPS，CarrierPhase，Ship’sAttitude，IntegerAmbiguityCycle-slipDetection1．1引言第1章绪论全球定位系统(简称GPS—G10balPositioningSysLem)是美国国防部主要为满足军事部门对海上、陆地和空中设旎进行高精度导航和定位的要求而建立的。自1994年7月美国全球定位系统全部建成并投入使用以来，短短几年内，这一‘技术发展极为迅速。作为