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GPS与SINS单独工作时都存在一定的限制，而两者的组合具有导航性能优越、动态性能好、可靠性好、抗干扰性强等特点，利用GPS/SINS组合导航系统进行姿态角测量，有着重要的研究价值和应用前景。本文研究内容主要包含以下几个方面: 在第二章中，首先重点介绍了GPS卫星导航系统的工作原理，详细推导了GPS载波相位观测方程及其差分方程，阐述了GPS应用于姿态测量的原理并推导了相关公式。其次，本章介绍了INS基本原理，并重点阐述了四元数法解算姿态矩阵的方法和特点，介绍了INS解算载体姿态的相关理论，为后续章节打下了理论基础。 在应用GPS载波相位进行姿态测量时，关键问题在于初始整周模糊度的确认。本文第三章介绍了整周模糊度解算的相关算法，对研究热点基于模糊度域的解算方法进行了详细的公式推导和理论阐释，对该方法中关键的模糊度搜索部分进行了更深入的研究，针对性选取了基于遗传和Lambda算法进行模糊度搜索，详细阐述了相关原理并进行了公式推导，通过实际数据进行了仿真运算，并验证了Lambda算法的优越性。 在第四章中，介绍了GPS姿态测量中整周跳变的问题及其相应解决方法，针对该问题，提出了在GPS姿态测量中基于基线限定条件下快速探测和修复周跳的新方法。此外，本文建立了GPS三天线姿态测量方案，并通过对实际三天线数据的处理，验证了基于载波相位数据测量姿态的优越性，指出了基线误差对姿态测量精度造成的直接影响以及利用单GPS系统进行姿态测量的局限性。 最后，在论文的第五章中，介绍了GPS/SINS松组合导航系统及卡尔曼滤波，设计了组合姿态测量系统，并做了具体的实验验证，通过对实验数据的处理和结果分析，验证了组合姿态测量系统的优越性。将组合姿态测量算法进行了DSP实现，并对结果进行了分析。