姿态测量技术在车辆的运动信息量测和智能控制方面有着十分广泛的应用。利用多天线导航卫星进行载体的姿态测量是近年来逐渐兴起的技术,但其更新频率低、环境适应性较差、精度受基线长度影响、实时性较差,这些特点极大的限制了该技术在车辆姿态测量和姿态控制方向的应用。本文重点研究如何提升导航卫星测姿系统的数据更新率、提升系统的精度、改善系统的环境适应性,旨在研制出一种低成本、精度高的辅助测姿装置以满足导航卫星测姿技术的实际应用需求,称其作数据率提升装置。本文在三天线BDS测姿系统的基础上,提出了基于MIMU辅助BDS测姿的方案,研制了北斗数据率提升装置。搭建了系统整体试验平台,分析研究了MIMU的误差特性和补偿方法,研究并设计了组合测姿系统算法,最后进行试验,验证本文所设计的北斗数据率提升装置能够很好的改善BDS测姿系统的性能,满足其在防化车上的测姿需求。本文的主要工作如下:(1)数据率提升装置的总体设计与实现:根据前期的调研,采用基于MIMU的微惯性测姿系统辅助BDS测姿,对MIMU和主控芯片选型,设计了基于Arm架构的硬件电路平台,以C语言为基础设计了底层驱动程序和上层应用程序,构建了完整的系统。(2)MIMU误差分析与补偿:分析了系统的核心器件MIMU的随机误差和确定性误差。对MIMU误差进行标定补偿及Allan方差随机误差参数辨识,利用Matlab低通滤波器和小波分析对MIMU原始数据进行降噪处理仿真,验证其可行性,设计了温度补偿模型补偿了MIMU随温度的零偏漂移。(3)组合系统原理与滤波器设计:分析推导了三天线BDS的测姿原理、惯性测姿基本原理,设计了MIMU/BDS松组合方案,设计了扩展卡尔曼滤波器对两者的姿态、速度、位置信息进行了全组合,对滤波器设计进行了Matlab仿真验证。(4)系统试验验证:为验证数据率提升装置的性能,设计了环境试验和静态、动态、遮挡试验。环境试验结果表明其初步满足工程应用的要求,组合后的测姿装置更新频率为200Hz,较BDS更新频率提升了20倍。静态试验表明:静态条件下组合测姿系统的水平精度约为0.2°,较BDS单独工作提升了0.4°;航向精度约为0.5°,较BDS单独工作提升了约0.3°。动态试验以高精度光纤惯导系统为基准作对比,试验表明:动态条件下组合测姿系统的水平姿态平均误差≤0.5°,航向平均误差≤1°。遮挡试验表明组合测姿系统能够在BDS短时失锁下维持测姿的稳定。综合表明:本文所研制的数据率提升装置满足车辆在实际使用中的指标要求,且成本低、体积小、可靠性强。