多波束测深系统在国家海洋经济发展、海底地形调查中发挥着至关重要的作用,而高精度姿态是多波束进行精密水深测量的前提和保障。在实际测量中,船舶转弯、船速变化等因素均会对惯性导航系统(INS)获得的姿态造成影响,特别在岛礁等复杂环境下,测船必然面临非直线、加速等现象,为提高惯性导航系统姿态测量精度,常采用GNSS测姿作为参考,因此,研究GNSS/INS组合测姿方法及其在多波束测深中的应用具有现实意义。本文围绕多波束测深中多天线GNSS/INS松组合船姿测量算法进行了研究,内容主要包括GNSS姿态测量方法、GNSS姿态测量误差分析、GNSS/INS松组合测姿滤波算法和GNSS/INS测姿软件开发。本文主要研究内容和成果如下:(1)基于GNSS姿态测量的几何模型,仿真分析了基线长度、基线夹角对GNSS测姿误差的影响;设计海上四天线姿态测量实验,分别采用直接姿态解算方法、姿态解算的LS方法和TLS方法对船舶姿态进行计算,并与高精度的HYDRINS惯导姿态测量结果进行了对比分析。(2)构建了GNSS定位、测姿和多波束测深间的误差模型,利用牛顿迭代法实现了模型中非线性方程的数值解算,根据《GB12327-1998海道测量规范》等相关规范对多波束测深的精度要求,仿真分析了 GNSS定位、测姿和多波束测深间的误差关系。(3)针对船舶加速时惯导测量的姿态信息存在系统误差的情况,实验分析了常规卡尔曼滤波、扩展卡尔曼滤波、基于M估计的抗差卡尔曼滤波剔除误差的能力,并验证了三种算法运用于GNSS/INS松组合测姿的有效性。(4)基于VS2012平台MFC框架开发了GNSS/INS组合测姿软件,该软件可采用不同的定位解算模式进行GNSS数据处理,基于实测数据与NovAtel-IE商业软件进行了对比,实验结果表明研发的测姿软件在PPK模式下姿态解算结果可靠。