1、GPS姿態(tài)測(cè)量的應(yīng)用GPS 接收機(jī)可以高精度地測(cè)量運(yùn)動(dòng)體的七維狀態(tài)參數(shù)和三維姿態(tài)參數(shù)。三位姿態(tài)參數(shù)即運(yùn)動(dòng)體的偏航角、 橫滾角和俯仰角。利用GPS測(cè)姿，即在一個(gè)運(yùn)動(dòng)體的不同位置安裝GPS接收天線，而用載波相位測(cè)量求 解出運(yùn)動(dòng)體的三位姿態(tài)參數(shù)。因GPS測(cè)姿設(shè)備重量輕、體積小、成本低，可廣泛應(yīng)用于飛行器飛行控制、航天器的對(duì)接，衛(wèi)星軌道姿 態(tài)控制等。還有大型船體的形變測(cè)量、航空遙感等領(lǐng)域。測(cè)姿分為單天線、多天線兩種。通常多用雙天線和三天線、四天線法。精度與基線長(zhǎng)度相關(guān)。目前的低成本測(cè)姿系統(tǒng)，是利用諸如UBLOX等芯片的載波相位輸出，利用MCU進(jìn)行卡爾曼濾波推算 出姿態(tài)參數(shù)，適用于基線長(zhǎng)度20米以上的場(chǎng)

2、合。此種載波相位測(cè)量裝置全套成本小于5000元人民幣， 售價(jià)在 5 萬(wàn)左右，利潤(rùn)很高。什么是GPS/BD尋北儀？尋北儀又稱陀螺羅盤，是利用陀螺原理測(cè)定地球自轉(zhuǎn)角速率在當(dāng)?shù)厮旅嫱队胺?向（即真北方位）的一種慣性測(cè)量系統(tǒng)。它的尋北過(guò)程無(wú)需外部參考。除受高緯 度限制之外，它的尋北測(cè)量不受天氣、晝夜時(shí)間、地磁場(chǎng)和場(chǎng)地通視條件的影響。 陀螺尋北儀是一種精密慣性測(cè)量?jī)x器，通常用于為火炮、地地導(dǎo)彈和地面雷達(dá)等 機(jī)動(dòng)武器系統(tǒng)提供方位參考。根據(jù)所用陀螺類型，陀螺尋北儀可分為以二自由度 陀螺作為地球自轉(zhuǎn)敏感器的尋北儀（如懸掛擺式陀螺尋北儀）、以單軸速率陀螺 作為敏感器的尋北議（如捷聯(lián)式陀螺尋北儀）和平臺(tái)尋北系統(tǒng)

3、。陀螺尋北儀對(duì)環(huán) 境的振動(dòng)干擾（特別是對(duì)低頻振動(dòng)干擾）極為敏感。根據(jù)使用環(huán)境，陀螺尋北儀 可分為地面架設(shè)的高精度尋北儀、車載陀螺尋北儀扣船用動(dòng)基座陀螺尋北儀 3 種。將陀螺與 GPS/BD 等衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)接收機(jī)進(jìn)行組合，可以提高定向精度，大幅縮 短定向時(shí)間，而且可以大幅降低達(dá)到同等精度所需的陀螺精度，具有明顯的價(jià)格 優(yōu)勢(shì)。GPS/GLONASS/BD 三模接收機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)相對(duì)于其他類型的接收機(jī)數(shù)據(jù)冗余特性好：盡管GLONASS/BD兩個(gè)系統(tǒng)目前星數(shù)比較少，但三系統(tǒng)接收機(jī)可以大大拓展可見星 數(shù)量，從而改善有遮蔽或者干擾情況下的收星效果；系統(tǒng)備份特性好：在戰(zhàn)爭(zhēng)等特殊環(huán)境下，多系統(tǒng)成為改善重要基礎(chǔ)設(shè)施

4、和武器裝備生存效能的力量倍增 器；抗干擾特性好：尤其GLONASS系統(tǒng)，由于采用頻分多址方案，對(duì)于目前的抗干擾措施來(lái)說(shuō)是最好的， 另外鑒于GPSIII以及GLONASS改良計(jì)劃，現(xiàn)有的反射功率也將提高500倍，并且調(diào)制方式改為BOC 等更先進(jìn)的調(diào)制方式，大大提高了抗干擾性能，BD 一號(hào)雖然星在同步軌道，抗干擾性能差（星位置固定， 由于軌道高導(dǎo)致信號(hào)到地面的等效EIRP值較低）；但隨著BD二代的實(shí)施，情況也會(huì)有很大改善；完好性驗(yàn)證：可以通過(guò)系統(tǒng)對(duì)比來(lái)檢驗(yàn)授時(shí)和定位精度，在目前通過(guò)GEO等方式播發(fā)完好性信息還沒(méi)有 完全實(shí)現(xiàn)以前，這也是最有效的方式；成本優(yōu)勢(shì)：三合一接收機(jī)由于采用緊耦合方式設(shè)計(jì)，其硬

5、件成本相對(duì)于單個(gè)的GPS、GLONASS、BD接 收機(jī)實(shí)現(xiàn)組合而言，成本會(huì)大幅度降低；缺點(diǎn)：由于具體使用主要針對(duì)重點(diǎn)基礎(chǔ)設(shè)施以及國(guó)防應(yīng)用，沒(méi)有像民用消費(fèi)電子里的GPS 一樣的擴(kuò)張空 間，所以不利于產(chǎn)品價(jià)格的大幅度下降。同時(shí)由于全部采用通用器件實(shí)現(xiàn)，沒(méi)有專用ASIC設(shè)計(jì)，導(dǎo)致 功耗等成為壁壘。GPS的現(xiàn)代化與BOC調(diào)制方式GPS 現(xiàn)代化的基本目標(biāo)是：實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航信號(hào)對(duì)植被和陸地表面的穿透 能力；定位精度達(dá)到1 米；通過(guò)廣域差分和播發(fā)完好性信息實(shí)現(xiàn)著 陸系統(tǒng)的全盲降能力；定時(shí)精度提高到Ins；導(dǎo)航信號(hào)增強(qiáng)500倍。Gps 的現(xiàn)代化又必須保持向后兼容性。組合的民用信號(hào)與軍用信號(hào) 必須放在現(xiàn)有頻帶中，而且

6、具有足夠的隔離，以防互相干涉。美國(guó) 決定將c/a碼信號(hào)放在11頻帶和新的12頻帶的中部，供民用使用， 而保留y碼信號(hào)。m 碼將采用一種裂譜調(diào)制法，它把其大部分功率放在靠近分配給它的頻帶的邊緣處。抗干擾能力主要來(lái)自不干涉c/a碼或y碼接收機(jī) 的強(qiáng)大的發(fā)射功率。m碼的調(diào)制將采用二進(jìn)制偏置載波（boc）信號(hào)，其子載波頻率為10.23兆赫，擴(kuò)碼率為每秒5.115百萬(wàn)擴(kuò)散位，故稱為boc（10.23，5.115）調(diào)制，簡(jiǎn)稱boc（10，5）。因?yàn)閎oc（10，5）調(diào)制與y和c/a碼信號(hào)相分離，故可以較大的功率發(fā)射，而不降低y或c/a碼接 收機(jī)的性能。boc（10, 5）對(duì)于針對(duì)c/a碼信號(hào)的干擾不敏感，

7、而 且與用來(lái)擴(kuò)展調(diào)制的二進(jìn)制序列的結(jié)構(gòu)難以分辨。BOC 調(diào)制方式采用雙極性非歸零方波副載波調(diào)制偽隨機(jī)序列。偏執(zhí) 載波調(diào)制也可以采用正弦波作為副載波。采用正弦波副載波及低通 濾波器，可以提供很好的頻譜容量。l5將位于9601215兆赫頻段，而地面測(cè)距儀/塔康（dme/tacan）導(dǎo) 航臺(tái)和軍用數(shù)據(jù)鏈（link 16）已大量使用這個(gè)頻段，但這只會(huì)對(duì)歐 洲中部和美國(guó)高空飛行的飛機(jī)產(chǎn)生干擾。美國(guó)計(jì)劃對(duì)在 159兆赫以 內(nèi)的dme頻率進(jìn)行重新分配，以便l5信號(hào)在美國(guó)的所有高度都能良 好地接收。什么是GDOP幾何精度因子？精度因子（D0P ）對(duì)于全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)GNSS而言，主要是指幾何精度因子GDOP（Geometric Dilution Precision）。除GDOP外，還有以下幾個(gè)參數(shù)。精度因子：一種描述純粹因衛(wèi)星幾何因素對(duì)定點(diǎn)精度的影響，指出了在測(cè)量時(shí)被跟蹤衛(wèi)星幾何結(jié)構(gòu)上的強(qiáng)度。包括：GDOP (Geometrical):包括經(jīng)度，緯度，高程和時(shí)間等因子，稱為幾 何精度因子。PDOP (Positional)：包括經(jīng)度,緯度和高程等因子，稱為三維(空間) 位置精度因子HDOP (Horizontal)：包括經(jīng)