基于基于GPS定向测姿系统的研究定向测姿系统的研究
基于运动载体姿态测量实时性的要求，利用两个GPS模块同步接收卫星的载波相位观测量，运用GPS载波相位
差分技术，对卫星数据进行二维遍历搜索，建立快速搜索的模糊度函数，以最小二乘法为基础计算出两个天线
中心点的基线矢量长度，最后快速计算出相对基准的航向、横滚和俯仰角；通过实验证明在3 m基线下，航向精
度达到1.5 mil，而且定向时间一般只需1 min左右；在6 m基线下，航向精度达到1 mil，定向时间只需60 s。
0 引言引言
（1）功能单一、大部分只具有定位功能，不能够定向和测量载体
（2）价格相当昂贵。大部分定向、测姿态设备采用惯性导航系统[4]，价格超过100万元。
（3）输出信息不具有二次开发性。
（4）信息输出不具有实时、可靠、准确、快速性。
（5）坐标输出信息不全，与外接设备无信息交换。
因此，研究一种集定位定向、测姿功能的系统十分必要。
1 GPS定向测姿相关理论研究定向测姿相关理论研究
1.1 利用载波相位测量建立误差方程利用载波相位测量建立误差方程
GPS卫星信号接收机有很多种类,一般都有两类基本的观测量:一个是伪距观测量，另一个是载波相位观测量[5]。
GPS载波分为：L1，其波长为0.19 m，频率为1 575.42 MHz，观测误差为1.9 m[6]。
设GPS的卫星j在t0时刻发射信号，经过时间t后于ti时刻被GPS终端机接收， 为t对应的相位差， j(ti)为GPS卫星载波信
号在t时刻的相位， i(ti)为接收机本地信号在时刻的相位，则：
其中 为波长。
卫星与接收终端机之间的相位差一般由整数和小数两部分组成：
其中，N0为整周相位数， 为不足一个整周相位部分。
在接收机的鉴相器中，只能测出小数的部分。
ti时刻GPS卫星到接收机的载波相位为：
其中，N0为载波相位测量中出现了一个整周未知数。接收终端机锁定并实时跟踪卫星信号后，并不断测定载波相位的变
化，在ti时刻利用多普勒计数器记录， Nk为ti时刻到tk时刻相位整周变化量。
载波相位测量只能测量小数部分，原因有多种，其中可能产生整周跳变现象，例如接收机天线被遮挡、卫星数量过少、信
号丢失、外界噪声信号的干扰等。理论上可以通过数据处理如滤波来解决一些问题，但滤波是有代价的，数据不能实时反应载
体的运动状态，实现也很复杂[7]。
在实际应用中，如GPS应用在车上、船舶、飞机等载体，GPS接收机由于多路径误差、时钟等多种信号经常在非真空中
传播，会遇到不同的复杂情况，还可能出现电离层、对流层延时误差、接收机测量噪声等多种原因，造成GPS载波相位测量
中存在着误差[8]。误差测量方程为：
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