陆地导航中GNSS单天线姿态测量的误差及精度分析

韦永僧 贺凯飞 邱立杰 刘笃学

1 中国石油大学(华东)海洋与空间信息学院,青岛市长江西路66号, 266580

采用GNSS获取载体平台的姿态信息具有安装容易、成本低、精度不随时间变化等优点，已在海上科研、空中摄影测量、陆地导航及地震学等领域得到广泛应用[1-4]。现有的GNSS测姿方法可分为单天线测姿和多天线测姿[5]，相较于多天线测姿，单天线测姿原理简单，且对载体平台大小要求不高，不需要增加额外的天线即可完成定姿，可进一步控制测量仪器的成本。目前，关于单天线测姿的研究主要是将其与陀螺仪、惯性导航系统、电子罗盘等传感器进行组合[5-7]，而对单一的单天线测姿在陆地导航中的应用及精度分析研究较少。本文首先介绍单天线GNSS测姿的数学模型，然后分析其主要的误差来源，最后采用车载实测数据进行姿态解算，将解算结果与高精度惯导结果相比较，并从测速精度和载体运动状态2个方面对姿态结果进行精度分析与评估。

1 单天线测姿基本原理

在姿态测量中，姿态参数反映的是载体坐标系与参考坐标系(即地理坐标系)之间的旋转关系，而采用GNSS单天线测姿获得的伪姿态反映的是载体速度坐标系与参考坐标系之间的旋转关系。在陆地导航中，载体处于协调运动状态，侧滑角为0，速度坐标系与载体坐标系之间的差别较小，可将伪姿态作为标准姿态。单天线测姿的基础是载体的速度测量，通常采用多普勒测速法获得载体速度，GNSS单站测速的观测方程为：