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基于软件GPS接收机的最小二乘定向技术研究

摘 要:利用gps进行载体航向的确定,需要从整周模糊度解算和航向解算两个方面进行处理。采用改进的最小二乘解算整周法,并利用在gps软件接收机,对真实卫星数据进行了处理,通过对航向角精度进行分析,对比不同基线长度时的定向结果,证明了该方法的有效性。
  关键词:gps;软件接收机;定向;最小二乘法
  中图分类号:tp228.4文献标识码:a
  文章编号:1004-373x(2010)01-001-03
  
  researh f least square deterinatin algrith based n gps sftare reeiver
  zhang yu,qin hnglei
  (shl f eletrni and infratin engineering,beijing university f aernautis and astrnautis,beijing,100191,hina)
  abstrat:there are t parts in slving the deterinatin f the arrier by easuring arrier phase f gps,hih are the integrate abiguity and deterinatin slutin.the sftare reeiver applying the least square algrith and validity f the advaneent is prved by handling the satellite data.at the sae tie,the artile inludes the errr analysis f the heading angle and pares the results f different length f the baseline.
  keyrds:gps;sftare reeiver;attitude deterinatin;least square algrith
  
  0 引 言
  
  在姿态确定中,磁罗盘可能是最方便的测姿仪器,但在很多地域不能使用磁罗盘。惯性导航系统(ins)在民航飞机、军用飞机、军用舰船、导弹等上已得到广泛的使用,但造价高,制约了其应用,且ins漂移误差会随时间积累。它的优点包括高数据率和自主导航[1]。
  全球定位系统(glbal psitining syste)是星基无线电导航系统,具有全球性、全天候和连续的精密三维定位能力[2],它潜在的测姿能力早在系统设计的初期已被认识[3]。1978年uselan和adran等人提出了无码接收机的概念[4],通过适当的布局,安装在同一平面上且不在同一线上3个gps天线,采用载波相位差分测量,天线之间构成的基线向量能够被精确地测定,因此由基线所确定的平面姿态也同时被确定。
  20世纪80年代初期,由于受gps硬件性能和昂贵价格的制约,研究人员局限于系统仿真研究[5]。
  进入20世纪90年代,国外各大公司竞相开展gps姿态系统的研制和试验,并取得了令人瞩目的进展,其姿态测量精度能达到0.03°~0.5°,实际精度指标还要取决于gps天线的配置和多路径影响[4,6]。但是这类专用设备的主要缺点是其价格和应用的灵活性。
  在许多领域,可以用gps来提高或代替以上测姿系统。gps测姿系统的优点是不仅能提供姿态信息,而且能提供绝对的位置信息,并且价格便宜。近些年来,随着一些低成本能提供载波相位的gps e接收设备的发展,gps硬件的成本急剧下降。虽然一些厂商提供专用的gps姿态接收机,但大多数厂商能提供非专用的gps e板,适合用来做嵌入式系统,而且gps姿态测量容易实现冗余技术、故障检测和隔离技术,而这些技术正是保障载体运行的关键技术。利用gps进行姿态测量还具有实时性好,抗干扰能力强,稳定性高,成本低廉等优点,且误差不随时间积累,无需实时校正和经常维护,因此非常适合装备于现代化舰艇及飞行器等载体。
  国内的很多研究开展在理论算法研究上,也多是使用国外公司的gps e采集板,再在后端对数据进行处理[7]。
  本文利用自主研发的双天线软件gps接收机作为研究平台,通过对最小二乘法的改进算法测定载体航向。由于采用了软件接收机,使系统灵活性高,算法方便改进,并提高了定向的精度。
  
  1 定向方法
  
  gps确定载体方向,是在载体上配置两根天线,利用两天线间测量的gps载波相位信号的相位差,确定载体坐标系相对于当地地理系的角位置,完成定向[8],如图1所示。
  图1 定向原理

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基于软件GPS接收机的最小二乘定向技术研究

摘 要:利用gps进行载体航向的确定,需要从整周模糊度解算和航向解算两个方面进行处理。采用改进的最小二乘解算整周法,并利用在gps软件接收机,对真实卫星数据进行了处理,通过对航向角精度进行分析,对比不同基线长度时的定向结果,证明了该方法的有效性。 关键词
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