● 摘要
近年来，GPS姿态测量技术逐渐成为GPS研究的热点。但是国内这方面的研究还处于起步阶段，因此从系统的角度对GPS姿态测量进行研究和设计对加快国内GPS姿态测量设备的产品化有重要的意义。本文设计了一种以低成本GPS OEM板、PC/104嵌入式工控板和嵌入式Linux操作系统为核心，搭配LCD显示屏、DOC电子硬盘等外围设备的双天线GPS姿态测量系统。本文首先讲解了GPS载波相位测量的基本原理以及其在姿态测量中的应用，并从多径效应、卫星的几何分布、接收机的性能等几个方面对影响GPS姿态测量精度的因素进行了分析。接着介绍了所设计的GPS姿态测量系统的系统构成和各部分的硬件设计，然后重点阐述了系统开发环境的搭建、嵌入式Linux的构建以及测姿软件的详细设计。在嵌入式Linux的构建中，分内核编译、创建文件系统、安排根文件目录、安装系统引导程序几个关键步骤详细叙述了构建的过程。在软件设计中，将测姿软件分为GPS数据接收、姿态解算、与PC机通信、LCD显示几大模块，并引入了多线程编程，使各软件模块功能独立、清晰，提高了系统的性能。最后通过大量的静态和车载动态姿态解算实验证明了系统方案的可行性，并针对目前系统存在的一些问题提出了进一步的解决方案。