三天線GPS姿態解算誤差分析＊

陳 楊，唐 艷，周 偉，徐昕誥

（61081部隊，北京100094）

0 引 言

GPS最初設計主要用于精密定位及授時，隨著計算機技術及載波相位差分技術的發展成熟，利用多個GPS天線組成載體姿態測量系統，對載體姿態進行實時或事后測量已經成為GPS研究領域的一個方向。利用GPS進行載體姿態測量精度取決于GPS測量的精度，同時還與其他一些因素有關，如天線的夾角、基線的長短等［1－2］。給出利用三天線直接求解載體姿態參數方法，探討了影響三天線姿態解算誤差的因素，給出實例，并分析在給定條件下GPS姿態解算誤差的大小。

1 三天線GPS姿態解算模型

1.1 天線架設及載體平臺坐標系的建立

天線架設如圖1所示，選天線1的相位中心為載體平臺坐標系的原點，天線1指向天線2的連線與載體運動方向相同，此方向為載體平臺坐標系的Y軸正方向，載體平臺坐標系的X軸垂直于Y軸，并指向載體前進方向右側，載體平臺坐標系的Z軸與其X，Y軸垂直，構成右手坐標系。載體姿態定義在本坐標系上，橫滾角為繞載體平臺坐標系Y軸旋轉的角度，向右旋轉為正，向左為負，用r表示；俯仰角為繞載體平臺坐標系X軸旋轉的角度，向上旋轉為正，向下為負，用p表示；航向角為繞載體平臺坐標系Z軸旋轉的角度，從真北方向起算，0～360°，用h表示。

圖1 天線架設示意圖

1.2 坐標系轉換

利用GPS進行載體姿態測量，得到的原始數據是各歷元GPS天線相位中心在WGS－84坐標系下的結果［3］。為了計算載體姿態，首先以天線1的定位結果作為當地水平坐標系的坐標原點將天線2和天線3的定位結果，轉換成當地水平坐標系中的坐標。……