GPS罗盘是提供载体姿态导航的一种有效的手段,为了获得高精度、高可靠的姿态导航定位性能,需要合理有效地解决一些关键问题,如:初始整周模糊度的解算、周跳的检测与修复、GPS罗盘信号的稳定接收等关键技术问题.该文对上述问题进行了理论和工程应用研究,并通过仿真和实验对所提方法进行了验证.全篇所做的研究工作可归纳为以下几个方面:(1)LAMBDA+Cholesky+基线限制法首先利用卡尔曼滤波进行实数解搜索,在得到实数解的基础上结合几种方法搜索出整数解,利用已知条件对搜索空间充分压缩,从而提高搜索效率满足实时性要求,并且在搜索过程中提高了解算方法的可靠性.(2)遗传算法进行整周模糊度的解算,先进行卡尔曼滤波确定一个潜在的搜索空间,然后利用自适应遗传算法进行搜索,其特点是:缩短了卡尔曼滤波的时间,利用多个搜索点进行搜索,针对非线性问题方法简单、实用.(3)粒子滤波方法的实质是依据大数定理利用样本均值逼近被积函数的条件均值,从而获得状态的最小方差估计,其特点是:针对解算整周模糊中的非线性、非高斯过程特点可以有良好的解决方案,在粒子数足够的情况下可以简化量测噪声为高斯白噪声,解算速度快速,准确.仿真和实验结果表明,粒子滤波能快速、有效地固定GPS的整周模糊度.(4)提出了一种新的基于滤波方式的周跳检测与修复算法.其特点是:直接针对每组双差载波相位和相位率,即保证了量测噪声为白噪声,简化了系统模型,又能应用于多周跳发生的场合.利用仿真数据对算法进行验证的结果表明:此算法能迅速、有效的检测出周跳,并能正确的判断周跳的大小从而对其进行修复.(5)设计了一种GPS罗盘的硬件电路,利用双单片机分别控制GPS接收机同时进行接收信号,并且在设计上保证了接收信号的同步性,试验结果保证可以正确可靠的接收GPS卫星信号,并且设计了人机接口电路,使得硬件电路操作方便.论文取得的成果在研究和开发新一代GPS罗盘系统方面提供了理论探索和研究,希望能够为利用GPS进行姿态导航方面的研究和开发做出贡献.