GPS船舶姿态测量技术研究

发布时间：2017-05-24 08:02

  本文关键词：GPS船舶姿态测量技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：作为新一代卫星导航与定位系统，GPS以其全球性、实时性、全天候连续、快速、高精度的导航／定位／授时功能，为确定移动目标的地理位置和空间轨迹行业带来了一场革命。利用GPS载波相位技术对载体进行定向和测姿的研究开辟了又一个新的GPS应用研究领域。 本文对GPS姿态测量技术进行了研究，论证了GPS姿态测量系统的可行性，并详细推导了姿态解算的数学模型。 针对海上船舶的动态特性，本文提出了船舶姿态测量系统的实施方案，对可能影响测量精度的各类误差源进行了分析。 整周模糊度的解算和周跳检测与修复是GPS姿态测量系统的两大关键技术。为缩短模糊度搜索时间，提高模糊度解算的正确率，本文引入了LAMBDA法解算整周模糊度；为实现动态条件下载波相位观测的周跳检测与修复，引入了“基于冗余双差观测的周跳检测与修复”的方法。 Motorola UT+OEM接收机是美国Motorola公司生产的Oncore系列接收机的一种。本文采用两块Motorola UT+OEM板，在Windows95／NT平台下，利用MicrosoftVisual C++串口编程技术，进行了船舶姿态测量系统的软件设计，通过对试验数据的后处理能获取载体的二维姿态(航向角和俯仰角)，，并通过试验验证了系统的性能。 论文的最后列举了在理论和工程上尚需做进一步研究和完善的一些问题。
【关键词】：GPS 载波相位 船体姿态 整周模糊度 周跳检测
【学位授予单位】：大连海事大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2004
【分类号】：U675.7
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-7
• 第1章 绪论7-10
• 1.1 引言7-8
• 1.2 国内外研究现状分析8
• 1.3 课题的科学意义和应用前景8-9
• 1.4 本文的主要工作9-10
• 第2章 GPS概述10-14
• 2.1 卫星导航的发展历程10
• 2.2 GPS的特点10-11
• 2.3 GPS系统的组成11-13
• 2.3.1 空间部分11-12
• 2.3.2 地面监控系统12
• 2.3.3 GPS信号接收机12-13
• 2.4 GPS信号结构13-14
• 第3章 GPS载波相位测量14-23
• 3.1 GPS载波相位观测量15-16
• 3.2 载波观测的误差源分析16-19
• 3.2.1 与卫星有关的误差16-17
• 3.2.2 信号传播误差17-18
• 3.2.3 与接收机有关的误差18-19
• 3.3 载波相位测量的线性组合19-23
• 3.3.1 接收机之间单差(SD)相位观测方程19-21
• 3.3.2 接收机和卫星之间双差(DD)相位观测方程21-22
• 3.3.3 接收机、卫星和历元之间三差(TD)相位观测方程22-23
• 第4章 GPS姿态测量的基本原理23-28
• 4.1 船舶姿态角的定义23
• 4.2 载体姿态的解算23-28
• 第5章 整周模糊度的确定及周跳检测28-44
• 5.1 整周模糊度的确定28-38
• 5.1.1 参数最小二乘估计29-33
• 5.1.2 LAMBDA算法分析33-38
• 5.2 周跳检测与修复38-44
• 5.2.1 基于外推法的周跳检测和修复方法38-40
• 5.2.2 基于冗余双差观测的周跳检测与修复方法40-44
• 第6章 数据采集与处理44-58
• 6.1 Motorola UT+ OEM接收机简介44
• 6.2 数据格式44-49
• 6.2.1 十进制ASCII码45
• 6.2.2 二进制码45-46
• 6.2.3 Motorola UT+ Oncore数据输出格式46-49
• 6.3 Windows下串行通信方法49-52
• 6.3.1 用VC编写基本的串行通信程序49-51
• 6.3.2 多线程的通信程序51
• 6.3.3 Windows消息的传递51-52
• 6.4 数据采样流程52-58
• 6.4.1 接收机坐标的获得52-53
• 6.4.2 卫星坐标的获得53-56
• 6.4.3 双差载波相位观测量56
• 6.4.4 船舶姿态测量系统软件设计流程图56-58
• 第7章 试验58-66
• 7.1 整周模糊度的搜索与确定58-59
• 7.2 周跳检测59-60
• 7.3 基线矢量的解算60-66
• 7.3.1 静态试验62-63
• 7.3.2 伪动态试验63-66
• 第8章 总结与展望66-68
• 攻读硕士学位期间发表论文情况68-69
• 致谢69-70
• 参考文献70-74
• 附录74-76
• 1 国外姿态测量产品一览74-75
• 2 MOTOROLA UT+ Oncore OEM接收机性能指标75-76

【引证文献】

中国硕士学位论文全文数据库 前5条

1 徐顺安;嵌入式载体姿态测量系统的研制[D];合肥工业大学;2011年

2 马骥超;基于GPS的分布式移动多载舰OTHR系统姿态测量方法研究[D];哈尔滨工业大学;2010年

3 董建明;基于载波相位差分的GPS载体姿态测量系统算法研究[D];哈尔滨工程大学;2011年

4 刘永彪;基于GPS双天线的定向研究[D];南昌大学;2011年

5 侯梅振;基于ARM平台的GPS船舶定向装置研制[D];江苏科技大学;2012年

  本文关键词：GPS船舶姿态测量技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：390157