GPS姿态测量的应用.docx

GPS姿态测量的应用GPS 接收机可以高精度地测量运动体的七维状态参数和三维姿态参数三位姿态参数即运动体的偏航角、 横滚角和俯仰角利用GPS测姿，即在一个运动体的不同位置安装GPS接收天线，而用载波相位测量求 解出运动体的三位姿态参数因GPS测姿设备重量轻、体积小、成本低，可广泛应用于飞行器飞行控制、航天器的对接，卫星轨道姿 态控制等还有大型船体的形变测量、航空遥感等领域测姿分为单天线、多天线两种通常多用双天线和三天线、四天线法精度与基线长度相关目前的低成本测姿系统，是利用诸如UBLOX等芯片的载波相位输出，利用MCU进行卡尔曼滤波推算 出姿态参数，适用于基线长度20米以上的场合此种载波相位测量装置全套成本小于5000元人民币， 售价在 5 万左右，利润很高什么是GPS/BD寻北仪？寻北仪又称陀螺罗盘，是利用陀螺原理测定地球自转角速率在当地水下面投影方 向（即真北方位）的一种惯性测量系统它的寻北过程无需外部参考除受高纬 度限制之外，它的寻北测量不受天气、昼夜时间、地磁场和场地通视条件的影响 陀螺寻北仪是一种精密惯性测量仪器，通常用于为火炮、地地导弹和地面雷达等 机动武器系统提供方位参考。

根据所用陀螺类型，陀螺寻北仪可分为以二自由度 陀螺作为地球自转敏感器的寻北仪（如悬挂摆式陀螺寻北仪）、以单轴速率陀螺 作为敏感器的寻北议（如捷联式陀螺寻北仪）和平台寻北系统陀螺寻北仪对环 境的振动干扰（特别是对低频振动干扰）极为敏感根据使用环境，陀螺寻北仪 可分为地面架设的高精度寻北仪、车载陀螺寻北仪扣船用动基座陀螺寻北仪 3 种将陀螺与 GPS/BD 等卫星导航系统接收机进行组合，可以提高定向精度，大幅缩 短定向时间，而且可以大幅降低达到同等精度所需的陀螺精度，具有明显的价格 优势GPS/GLONASS/BD 三模接收机的优缺点相对于其他类型的接收机数据冗余特性好：尽管GLONASS/BD两个系统目前星数比较少，但三系统接收机可以大大拓展可见星 数量，从而改善有遮蔽或者干扰情况下的收星效果；系统备份特性好：在战争等特殊环境下，多系统成为改善重要基础设施和武器装备生存效能的力量倍增 器；抗干扰特性好：尤其GLONASS系统，由于采用频分多址方案，对于目前的抗干扰措施来说是最好的， 另外鉴于GPSIII以及GLONASS改良计划，现有的反射功率也将提高500倍，并且调制方式改为BOC 等更先进的调制方式，大大提高了抗干扰性能，BD 一号虽然星在同步轨道，抗干扰性能差（星位置固定， 由于轨道高导致信号到地面的等效EIRP值较低）；但随着BD二代的实施，情况也会有很大改善；完好性验证：可以通过系统对比来检验授时和定位精度，在目前通过GEO等方式播发完好性信息还没有 完全实现以前，这也是最有效的方式；成本优势：三合一接收机由于采用紧耦合方式设计，其硬件成本相对于单个的GPS、GLONASS、BD接 收机实现组合而言，成本会大幅度降低；缺点：由于具体使用主要针对重点基础设施以及国防应用，没有像民用消费电子里的GPS 一样的扩张空 间，所以不利于产品价格的大幅度下降。

同时由于全部采用通用器件实现，没有专用ASIC设计，导致 功耗等成为壁垒GPS的现代化与BOC调制方式GPS 现代化的基本目标是：实现导航信号对植被和陆地表面的穿透 能力；定位精度达到1 米；通过广域差分和播发完好性信息实现着 陆系统的全盲降能力；定时精度提高到Ins；导航信号增强500倍Gps 的现代化又必须保持向后兼容性组合的民用信号与军用信号 必须放在现有频带中，而且具有足够的隔离，以防互相干涉美国 决定将c/a码信号放在11频带和新的12频带的中部，供民用使用， 而保留y码信号m 码将采用一种裂谱调制法，它把其大部分功率放在靠近分配给它的频带的边缘处抗干扰能力主要来自不干涉c/a码或y码接收机 的强大的发射功率m码的调制将采用二进制偏置载波（boc）信号，其子载波频率为10.23兆赫，扩码率为每秒5.115百万扩散位，故称为boc（10.23，5.115）调制，简称boc（10，5）因为boc（10，5）调制与y和c/a码信号相分离，故可以较大的功率发射，而不降低y或c/a码接 收机的性能boc（10, 5）对于针对c/a码信号的干扰不敏感，而 且与用来扩展调制的二进制序列的结构难以分辨。

BOC 调制方式采用双极性非归零方波副载波调制伪随机序列偏执 载波调制也可以采用正弦波作为副载波采用正弦波副载波及低通 滤波器，可以提供很好的频谱容量l5将位于960〜1215兆赫频段，而地面测距仪/塔康（dme/tacan）导 航台和军用数据链（link 16）已大量使用这个频段，但这只会对欧 洲中部和美国高空飞行的飞机产生干扰美国计划对在 15±9兆赫以 内的dme频率进行重新分配，以便l5信号在美国的所有高度都能良 好地接收什么是GDOP几何精度因子？精度因子（D0P ）对于全球卫星导航系统GNSS而言，主要是指几何精度因子GDOP（Geometric Dilution Precision）除GDOP外，还有以下几个参数精度因子：一种描述纯粹因卫星几何因素对定点精度的影响，指出了在测量时被跟踪卫星几何结构上的强度包括：GDOP (Geometrical):包括经度，纬度，高程和时间等因子，称为几 何精度因子PDOP (Positional)：包括经度,纬度和高程等因子，称为三维(空间) 位置精度因子HDOP (Horizontal)：包括经度和纬度等因子，称为水平(平面)位 置精度因子VDOP (Vertical)：仅包括高程因子，称为高程精度因子TDOP(Time) :钟差几何精度因子 它们之间的简单关系为：HDOP2+VDOP2=PDOP2PDOP2+TDOP2=GDOP2。