基于GPS载波相位的姿态确定方法研究

1144766066 · 发表于 2022-4-27 19:49:29

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雅宝题库解析：
随着全球定位系统（GPS）和小卫星技术地不断发展与应用，应用载波相位信号及其组合导航技术对微小飞行器载体进行姿态确定已经成为目前的前沿课题。基于载波相位的轨道和姿态确定方法具有成本低，稳定性高，精度高且误差不随时间积累的优点，随着小卫星技术应用，研究基于GPS载波相位信号的飞行器姿态确定方法具有重要的工程应用价值。本文对GPS载波相位测量原理进行了深入研究，分析了影响载波相位信号测量的各项误差因素，建立了载波相位的测量模型。研究分析了基于载波相位的基本定姿原理和姿态解算方法。针对姿态确定中整周模糊度解算的关键技术，提出了一种新的改进整周模糊度解算方法。其总体思路是先通过不含有模糊度的过历元、站际双差观测方程估计出具有一定精度的基线矢量，通过误差约束等条件确定模糊度的范围，最后在根据最佳模糊度的判断方法来确定整周模糊度。通过一套多基线的GPS姿态测量系统采集静态实验数据，验证了改进的整周模糊度解算方法的可行性。实验结果表明，观测时间40秒钟左右，基线长度的估计误差达到半个载波波长以下，可以将单个模糊度取值范围缩小到1到2个整数，有效提高了模糊度的解算效率。推导了GPS测量融合惯导测量应用于自旋卫星的姿态确定原理，建立了载波相位融合微机电系统（MEMS）陀螺仪测量的自旋卫星姿态确定系统仿真模型。通过仿真分析了载波相位测量误差和MEMS陀螺仪测量误差对自旋卫星定姿精度的影响，在载波相位测量噪声均方根不大于2mm且综合考虑MEMS陀螺仪的测量误差的情况下，自旋卫星的姿态角测量误差在0.6度以内。验证了该方法在自旋卫星定姿应用上的可行性。

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