基于gps舰船定向技术的研究

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1、江苏科技大学硕士学位论文基于GPS舰船定向技术的研究姓名：张安洁申请学位级别：硕士专业：机械制造及其自动化指导教师：张冰蔚20070326摘要摘要GPS高精度、全天候、全球覆盖、方便灵活的特点吸引了全世界无数的海陆空用户。随着GPS差分技术的日趋成熟，利用GPS载波相位观测量进行定向的研究为GPS开辟了又一个新的应用领域。本文针对海上舰船的动态特性，深入研究了GPS定向的关键技术。在理论上从载波相位观测方程入手，阐述了利用载波相位进行定向的基本原理，推导了定向算法的数学模型，并进行了误差分析。重点论述了定向的难点——整周模糊度的解算，通过对各种整周模糊度的解

2、算方法的分析和比较，提出了一种适合舰船定向的整周模糊度快速解算法。本算法结合了最小二乘法和LAMBDA法、Cholesky分解法三者的优点，并利用姿态、基线长度等多种约束条件来剔除不正确的模糊度组合，从而缩短了模糊度搜索的时间，提高了模糊度解算的正确率。周跳的检测和修复是决定GPS定向算法可靠性的关键技术。本文在比较了多种周跳处理方法的优缺点后，引入了三种简单实用的周跳处理方法，较好地解决了周跳问题，提高了模糊度固定的效率。采用两块ThalesAC12具有载波相位原始数据输出的低成本接收板以及接收天线和RS232输出接口构成了实验的硬件装置，并完成了系统定向

3、解算的软件设计。通过对数据的处理与定向算法的解算，获取载体的二维姿态角——航向角和俯仰角，验证了定向算法的正确性，并对解算结果的精度进行了分析。关键词：GPS；载波相位；舰船定向；姿态；整周模糊度；周跳检测IAbstractAbstractGPSattractcountlessconsumersbecauseofitsmeritssuchashighprecisonandconvenience.WiththedevelopmentofthetechniqueofdifferentialGPS,itdevelopsanewdomainforGPSthatori

4、entationdeterminationusedbycarrierphasevalue.Basedonthenatureofmovingshipsonsea,thispaperresearchsthekeytechnologyoforientationdeterminationdeeply.Withthehelpofphaseobservationequations,thispaperexpoundsthebasicprincipleoforientationdeterminationaboutGPSusingcarrierphase,anddeducts

5、themathematicmodelandthenanalysesitserror.Thispapermainlydiscussesthedifficultyoforientationdetermination——thealgorithmofintegerambiguitysolution.Thispaperpresentsamethodofcalculateambiguitythatadaptstoship’sorientationdeterminationbycomparingandanalysingdifferentmethodsofambiguity

6、solution.ThisalgorithmsynthesizesthemeritsofLeast-squresearching,LAMBDAandCholeskyfactorization.Iteliminatestheincorrectambiguitycandidatesusingconstraintinformationsuchasattitudeandbaselinelength,thusshortenthetimeofthesolutionofambiguityandimproveitsvalidity.Cycleslipdetectionand

7、repairisthekeytechnologytodeterminethereliabilityofGPSorientationdetermination.Comparingthemeritsanddemeritsofseveralkindsofalgorithmofcyclesliptreatment,thispaperintroducesthreemeansofcycleslipdetectionandcorrectionwhicharesimpleandexcellent.Itresolvestheploblemofcycleslipavailabl

8、y,andimprovestheefficiency