本文以国家863计划项目-“长航时高动态条件下高精度组合导航技术研究”为课题背景和技术要求，根据空中载体导航的实际经验，在作者导师、教研室其他老师以及合作单位的参与指导下，连同课题组成员一起，对GPS/GLONASS多天线组合姿态测量系统中的姿态测量算法部分进行了深入的研究；并设计了一种GPS/GLONASS多天线姿态测量系统原理样机；与惯性器件进行了组合。在现有的客观条件下，利用原理样机分别进行了实验室静态测试、车载动态试验。 GPS多天线三维姿态测量系统具有精度高、无累计误差、无需对准、全天候、成本低等优点，正在逐步补充甚至取代传统的姿态测量方式。但是，独立的GPS姿态测量系统具有一定的局限性，而GPS/GLONASS组合测姿系统则具有高可靠性、高效率、高精度的特点。但迄今为止，市场上的卫星多天线姿态测量系统仍主要以欧美等发达国家的产品为主，且几乎全部为独立的GPS姿态测量系统。 本文首先对国内外GPS/GLONASS多天线姿态测量系统在航空、航天领域的应用作了调研、分析和总结。确定了GPS/GLONASS多天线姿态测量系统的使用要求和系统的整体技术指标，然后分别深入研究了GPS/GLONASS多天线姿态测量系统的坐标系统、载波相位姿态测量的算法、整周模糊度的在航解算、GPS/GLONASS信号接收机的原理等方面的理论和技术问题。针对GPS/GLONASS姿态测量系统的性能和特点，进行整体系统设计和误差分析，建立统一的误差模型和观测方程，为长航时高动态条件下的GNSS高精度姿态测量系统的建立和实现奠定了理论基础。 在理论研究的基础上，对GPS/GLONASS姿态测量系统的进行系统仿真、硬件构造、软件设计和测试，从而完成了GPS/GLONASS姿态测量系统的工程样机。并根据系统应用和技术指标要求，进行了系列关键技术的攻克。并针对系统静态测试、跑车测试出现的技术和工程问题，进行系统完善和提高；进一步改进和完善了系统的性能。 本文在此系统中所作工作有： 1)在充分调研国内外长航时高动态条件下姿态测量系统的发展现状，以及深入研究控制系统和导航系统对测姿系统要求的情况下，根据国内外现有元器件条件和课题的技术要求，同课题组老师们一起提出了利用GPS/GLONASS多天线姿态测量系统与INS进行组合的导航方案。 2)通过系统学习GPS、GLONASS的工作原理、当前的现状以及其发展趋势，同时研究了两者的异同点，以及两者组合导航时需要考虑的系列问题及其误差因素，从而使研究工作具有了全面的理论基础。 3)针对系统特殊的使用条件和运行环境，构建基于当地平面坐标系的三维GPS/GLONASS姿态测量方程，提出了首先分别求两条不共线基线的双星观测方程解析解得到4组待选姿态角，然后根据两条基线之间的几何关系最终确定正确的三维姿态角的计算方法； 4)通过对各种常规在航解算模糊度方法的研究，在模糊度函数法和最小二乘搜索法的基础之上提出了基于球面交点的模糊度函数法的理论，理论和实验分析表明，新的模糊度求解方法计算量小、可靠性高。 5)进行了GPS/GLONASS多天线姿态测量系统工程样机的研制和试验。包括研究GPS/GLONASS姿态测量接收机的工作原理、软硬件功能、以及与惯性器件的组合。并设计了全部姿态测量接收机的硬件和软件，完成了系统联调等工作。 6)根据现有的条件进行了实验室静态测试、跑车测试、比较实验；根据试验结果，进行系统改进和提高，最后试验表明本系统的性能和功能基本达到了设计要求。 在理论研究、样机设计和研制、系统试验中，针对一些设计系统要求、理论问题、以及系统试验中出现的问题，进行了系列关键技术研究和攻关，这些关键技术为： 1)基于当地平面坐标系的GPS/GLONASS三维单差载波相位组合姿态测量观测模型研究； 2)在常规姿态测量算法研究的基础之上提出了基于解析法的单基线姿态测量算法； 3)利用不共线的双基线的解析解快速确定载体三维姿态测量算法的研究； 4)应用于GPS/GLONASS姿态测量中的整周模糊度在航解算算法的研究； 5)在研究多天线GPS/GLONASS姿态测量系统硬件原理的基础之上，采用普通OEM板实现了基于公共时钟的多天线三维GPS/GLONASS姿态测量系统样机； 6)编写软件，实现了多天线三维GPS/GLONASS姿态测量系统相关的算法； 7)多天线GPS/GLONASS姿态测量系统与INS组合算法。 其中，具有创新性的研究有： 1)研究了基于GPS/GLONASS载波相位单差观测值的高精度、高动态姿态测量系统及其在高超音速巡航导弹上的应用。 2)首次提出了基于双星解析解的GPS/GLONASS三维载体姿态测量算法。 3)在模糊度函数法和最小二乘搜索法的基础之上，首次提出了基于球面交点的改进AFM方法。 4)通过改进普通的单频OEM板，设计出了基于GPS/GLONASS姿态测量系统原理样机； 5)对GPS/GLONASS姿态测量系统与INS的组合进行了初步研究。 综合而言，本文的研究结果具有如下特点： 1)精度高。在2m基线的情况下，姿态测量系统的偏航角、俯仰角和横滚角的精度均达到了0.1°(1σ)： 2)计算可靠、计算量小、初始化时间短、能很好地与INS组合，这满足了系统高动态的要求； 3)在少至2颗卫星的情况下，也可能通过解析解求得载体的三维姿态角，这满足了载体在黑障等环境下，卫星信号跟踪质量降低时也能进行姿态测量的要求，通过在卫星观测条件很差情况下的车载实验也证明了这一点。 上述特点，加上GNSS姿态测量系统本身固有的没有累计误差的特点，很好地适应了长航时高动态条件下的高精度载体姿态测量。 同时应当指出的是，本文提出的算法不仅适用于GPS/GLONASS，也适用于即将投入运行的欧洲的GALILEO和我国的北斗二代系统。