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伴随着我国造船业的蓬勃发展,低成本高精度的导航定位定向系统的开发日益受到重视。传统的载体姿态测量系统是由陀螺仪和加速度计共同组成的惯性导航系统,但是它具有导航误差随时间积累的缺陷,而且其价格相对比较昂贵,与之相比,GPS全天候24小时信号全球覆盖,并价格比较低廉又能保证较高的精度。因此,基于GPS的船舶姿态测量系统更适合中小型船舶低成本高精度的要求。目前我国自主研发的北斗导航系统已经日趋完善,未来有可能替代GPS成为我国主流导航系统。 论文以双GPS接收机构成单基线向量,基于ARM嵌入式系统构建船舶姿态测量系统硬件平台,采用基于Windows CE的Embedded Visual C++嵌入式编程软件构建软件平台。通过GPS接收载波相位并通过编制解算软件求出表征船舶姿态的基线向量,经坐标转换得到偏航角和俯仰角。 整周模糊度是求解基线向量的关键,论文采用LAMBDA法来求解整周模糊度,该算法分为： ①通过马尔科夫估计确定整周模糊度的浮点解; ②通过白化滤波方法对整周模糊度浮点解进行去相关处理; ③搜索空间的确定以及整周模糊度的整数搜索; ④整周模糊度的检验; ⑤整周模糊度的回代五大步骤。 整周模糊度的求解精确与否直接关系到姿态测量精度与准确性。在GPS接收机锁定卫星状态下,只要求解出了整周模糊度的初始值及之后的整周数计数累加即可。但若锁定卫星失锁后则量测值会出现周跳,从而无法继续解算。本文尝试采用Kalman滤波检测和修复周跳,利用适当的状态变量建立运动载体的动态模型,通过比较量测值与预推值之间的差值判断出周跳发生的历元。 论文首先根据姿态测量系统的具体要求利用Platform Builder 5.0定制软件开发的基本平台,然后利用Embedded Visual C++嵌入式编程软件根据姿态测量的算法编制程序,最后将程序烧写入开发板中。 该姿态测量系统经过多次实验证明了算法的可行性,并且也满足了船舶姿态测量实时性和精度的要求。