利用GPS对载体进行姿态测量是一种新的姿态测量方法，它不仅成本低，而且测量误差不随时间积累。通过对天线的合理布置，并将其安装在载体上，再利用载波相位技术就能够实现载体姿态的实时测量。本文围绕这一主题，深入研究了GPS姿态测量的理论和算法，提出一种新的测姿方案，并根据此方案实现了一套GPS姿态测量系统。本文首先介绍了GPS系统的组成、GPS信号结构以及载波相位技术等基本知识。其次对姿态测量中所应用到的各种时空坐标系统以及它们之间的转换关系进行了详细介绍，在此基础上，逐步引入GPS姿态测量系统的概念，并对常用的姿态角确定方法进行了深入分析。在利用载波相位测量载体姿态的过程中，整周模糊度的解算是GPS实时姿态测量技术的关键。本文对整周模糊度算法进行了深入研究和分析，并通过对当前常用的整周模糊度解算方法比较和分析，得知在基线比较短以及基线长度已知的情况下，有很多约束条件可用，这样可以帮助我们快速求解整周模糊度。本文提出了一种快速求解整周模糊度技术，该技术可以在单频单历元的情况下快速求解整周模糊度。为了提高成功率，本文又提出了一种基于姿态角约束金字塔算法，并编写了相应的软件。最后，在此算法的基础上提出了一种GPS测姿方案。最后，本文实现了一套GPS测姿系统。硬件部分主要采用SUPERSTAR II OEM板作为GPS接收机，软件部分采用MATLAB编写，主要完成了GPS测姿系统的数据采集与处理、姿态角的实时解算和结果的输出。为了验证了该姿态测量系统的软件算法正确性，本文运用实测数据进行静态实验，实验结果验证了该算法的正确性。本文对实验中出现的一些问题及误差情况也进行了分析，并讨论了进一步提高测姿系统性能的研究方向。