基于GPS直接求解姿态矩阵算法的精度分析研究.pdfVIP

2011年 第30卷 第 1l期 传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies) 51 基于 GPS直接求解姿态矩阵算法的精度分析研究 程建华，王 晶，董建明 (哈尔滨工程大学 自动化学院，黑龙江 哈尔滨 150001) 摘 要：利用GPS对载体的姿态进行测量是其应用的一个较新领域，直接求解姿态矩阵进行姿态角解算 是一种直接有效的方法，但是解算精度受周跳、基线长度及卫星几何分布等因素的影响。在对直接求解姿 态矩阵算法的解算过程进行深入分析的基础上，定量分析了周跳、基线长度等关键因素对测姿精度的影 响，并通过计算机仿真对精度分析结果进行验证。开展的研究分析为提高 GPS姿态测量精度提供了有效 的参考依据。 关键词：GPS；姿态测量 ；直接法；精度分析 中图分类号：TP301．6 文献标识码 ：A 文章编号：1000-9787(2011)11--0051-05 Researchandanalysisonprecisionofattitudematrix algorithm usingdirectsolutionbasedonGPS CHENGJian—hua，WANG Jing，DONGJian—ming (SchoolofAutomation，HarbinEngineeringUniversity，Harbin150001，China) Abstract：AttitudedeterminationusingGPSisanewapplicationdomainofGPS，andcalculatingattitudematrix directlyisaneffectivemethod．However，theprecisionofsolution areaffected bycyclehop，lengthofbaseline， satellite’Sgeometrydistribution andotherfactors．Thesolutionprocessofdirectmethodofcalculating attitude matrixisdeeplyanalyzed．Quantitativeanalysisresultsthataffectedbyallabovefactorsareshown．Thesimulation havevalidatedprecisionanalysisresult．A referenceimprovingtheprecisionofattitudedeterminationusingGPSis providedbytheresearchonprecisionanalysis． Keywords：GPS；attitudedetemr ination；directmethod；precisionanalysis 0 引 言 相对关系求解姿态矩阵，算法容易实现，且计算精度也能满 利用GPS定位信息进行载体姿态测量是近年来新发 足实际需求 』。 展起来的一项GPS应用技术，与传统的惯性导航姿态测量 在姿态测量过程中，姿态解算的精度会受到如周跳、基 系统相 比，GPS测姿系统不仅能够提供载体的位置、速度和 线长度、卫星几何分布等多种因素的影响，导致 GPS测姿 姿态信息，而且具有信息不随时间发散的优点，是其他姿态 精度下降。因此，对影响姿态解算精度的因素进行深入分 测量系统无法比拟的，非常适用于陆地、海洋 、航空等领域 析，在设计和使用过程中避免或解决误差因素的影响，对于 的大型载体姿态检测应用 。 提高姿态解算的精度具有重要的实际研究意义。 GPS载体姿态测量是通过在载体几个不同位置上安设