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多波束测深系统因其效率高、精度高的优势,使其在海洋测绘中发挥的作用越来越重要。在常规测量中,多波束通常需要安装INS来获取测船的姿态信息,但是在测船速度突变或转弯等复杂的测量环境下,INS存在一定的测姿误差,这会使得基于INS测姿的多波束产生一定的测深误差。相比较而言,GNSS的导航误差不会随时间积累,而且比INS更为廉价。当使用三个GNSS天线且三个天线构成一个平面时,便可以利用GNSS测出载体的三维姿态角。特别是在复杂的测量环境中,GNSS姿态测量仍能保证较高的精度,使得GNSS/INS组合导航成为目前的研究热点。因此,本文重点研究复杂多波束测深环境下的测船姿态补偿问题,具体研究了姿态误差对多波束的影响、GNSS测姿方法及误差分析、基于姿态差值的GNSS/INS松组合测姿方法的构建。本文的主要成果和创新点如下:(1)本文从理论上分析了姿态误差对多波束测深的影响以及INS姿态误差的特点,并通过相关实验进行了验证。其中,直线加速运动会使INS测得的姿态在纵摇角上产生一定的误差,但该误差对多波束测深的影响不大;转弯运动会使INS测得的姿态在横摇角上产生成一定的误差,该误差对多波束测深的影响很大,甚至会导致海底地形图产生失真;当测船发生侧滑时,INS测得的姿态会在纵摇角和横摇角上都产生一定的误差,这对多波束测深的影响最大。(2)本文详细介绍了 GNSS三天线测姿方法,基于MATLAB平台开展仿真实验,通过对实测数据的分析得出结论:GNSS测姿精度与GNSS定位精度、GNSS基线长度和GNSS基线夹角有关。因此,当GNSS定位精度确定时,可以通过增加基线长度和双基线尽量正交布置来提高GNSS姿态测量的精度。PPP、PPK、MBD是常见的三种GNSS动态定位方法,实验发现MBD模式解算出的GNSS姿态精度优于其他两种方法。(3)对比分析了四种常用插值方法对GNSS姿态进行插值后的精度,并提出了基于姿态差值的GNSS/INS松组合测姿方法。实验证明三次样条插值法能够在保证GNSS测姿精度的前提下使GNSS姿态拥有与INS姿态相同的高采样率。然后在此基础上,将GNSS测姿精度作为GNSS和INS 各姿态角差值的阈值,以该阈值作为对GNSS、INS姿态来进行选择的条件,并通过相应的实验数据,证明了该方法的可靠性。采用该方法获得的组合姿态能够有效地改善复杂测深环境下的多波测深误差,实现复杂测深环境下海底地形图的平滑过渡。