学文网【摘 要】GPS、经纬仪组合航向测量是利用航向角与方位角、舷角的关系来解算真航向。其中方位角的解算是十分重要的。本文首先从理论上分析了GPS与电子经纬仪安装位置不重合对方位角解算的影响。然后利用MATLAB仿真具体分析了各影响因数，为方位角的解算提供了有力的理论依据。
【关键词】GPS；电子经纬仪；纵横摇；MATLAB仿真；方位角
0 引言
GPS、经纬仪组合航向测量采用计算方位和测量舷角相结合的方案，即采用定位设备的舰位信息和岸标位置点坐标计算出岸标的大地方位角，并采用经纬仪测量岸标的舷角，再利用航向角、方位角和舷角三者之间的关系，解算出舰艇的真航向。由此看出方位角的精度直接影响着舰艇真航向的解算精度。
方位角是通过大地主题解算得到的，主要受GPS定位精度和岸标位置精度的影响。其中岸标位置经纬度是由大地测量得到，其精度通常比较高。所以只需要考虑获取的舰艇位置精度。而GPS天线通常安装在后甲板高处，经纬仪使用时一般安装在前甲板艏艉线上，与GPS安装的位置不同。这样由于两者位置的不重合就带来了方位角解算误差。
本文将从理论上分析GPS与经纬仪安装位置不重合对方位角解算的影响。
1 GPS和经纬仪安装位置不重合对方位角解算的影响分析
1.1 影响分析
如***1所示，假设在舰艇上经纬仪、GPS天线分别安装在M和M′点，且两点在艏艉线上；P点为岸标位置。由安装示意***可知两点的水平距离为l米，相当于GPS水平定位误差增加了l米，将引起计算方位角误差？驻A。可以通过实地测量精确获取l值，再根据舰艇导航设备提供的航向H，对GPS定位的平面坐标误差进行修正。
通过修正GPS位置得到经纬仪的精确坐标后，再进行岸标的真方位解算。因为l可以精确量取，舰向H的误差也不大，因此剩余误差就可以忽略不计，从而保证测量精度。
但是，为了保证GPS正常使用，GPS天线一般安装在舰艇的高处，而经纬仪一般安装在舰艇的主甲板上，如***2所示，两者有较大的高程差。这样，在舰艇摇摆的情况下，又另外增加了两者在水平位置上的不重合，从而带来测量误差，这样仅采用上述方法进行误差修正是无法满足要求的。因此，在修正误差时，还需考虑舰艇摇摆的影响。所以在经纬仪和GPS天线安装完好以后，需要首先测量出GPS天线相对于经纬仪望远镜旋转中心在甲板坐标系内横向、纵向和垂向距离，然后利用坐标转换原理和归心改正计算原理，将GPS天线位置归化到经纬仪安装中心位置，从而得到经纬仪安装位置的大地坐标，再进行大地方位角解算，从而提高岸标真方位测量精度。
1.2 误差修正数学模型
3 结语
从前面的理论分析及仿真结果中，可以得出以下结论：
1）利用已知的GPS和电子经纬仪的相对位置，通过计算仿真可以看出，GPS与经纬仪安装位置不同会导致大地方位角解算精度下降，方位角误差在100″～350″内；
2）由位置不重合引起的方位角误差需要利用误差修正模型，将GPS接收的舰位信息归化到经纬仪处，保证方位角解算精度；
3）在保证GPS能够正常工作的前提下，安装时使GPS接收机天线尽量靠近经纬仪。
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