1.一种低成本GPS单天线姿态测量方法，其特征在于：包含以下步骤：步骤一、搭建数据采集平台记录GPS板卡的原始数据；

步骤二、对步骤一中采集的原始数据中的星历数据和观测数据进行预处理；

步骤三、利用步骤二中的星历数据计算接收机观测到的卫星的位置；

步骤四、利用步骤二中的观测数据计算接收机的位置；

步骤五、利用步骤二中的观测数据分别解析出两个相邻时刻的观测数据，建立双差载波相位观测模型；

步骤六、根据步骤五中建立的双差载波相位观测模型，推导适用于单天线姿态测量模型；

步骤七、基于最小二乘算法进行快速地模糊度搜索，求解模糊度进一步提高基线矢量估计精度；

步骤八、根据基线矢量与坐标系的转换求解姿态角；

在步骤五中，根据卫星观测数据中的载波相位，首先建立载波相位观测模型可表示为：式中： 为接收机tk时刻的位置i处实际测量到的载波相位值， 为tk时刻卫星p与接收机位置i的实际距离，δi(tk)为位置i处的接收机钟差， 为卫星p的整周模糊度，p

δ(tk)为卫星p的钟差， 为电离层误差， 为对流层误差，c为光速，λ为载波的波长；

然后通过对接收机在两个不同时刻的观测量之间做差可以得到站间单差载波相位观测模型，选取接收机在两个不同时刻均观测到的卫星作为参考量，在站间单差载波相位观测模型进行星间单差可以得到双差载波相位观测模型；

在步骤六中，根据双差载波相位观测模型，当选出4颗卫星进行解算时，可建立6个双差观测方程，从而推导单天线姿态测量模型，如下式所示：Y＝A·X

式中：Y为已知的观测量，A为接收机到卫星的单位矢量构成的设计矩阵，X为待求的基线矢量和模糊度解；

根据最小二乘求解原理可求得X：T ‑1 T

X＝(A·P·A) ·A·P·Y式中，P为权值矩阵；

忽略双差整周模糊度的整数特性，令双差整周模糊度矢量T

基线改正矢量b＝[δXj δYj δZj]，最小二乘求得的结果可表示为：单差后可得如下公式：

式中， 表示载波相位观测量单差后的值； 是接收机在位置i时tk时刻记录的载波相位变化量， 是接收机在位置j时tm时刻记录的载波相位变化量，在单差载波相位观测模型中，假设接收机在位置i的坐标已知，接收机在位置j的概略坐标为 对上式在 处进行泰勒展开，得到线性化以后的单差载波相位观测方程：

式中，δij(Δt)＝δi(tk)‑δj(tm)， 为卫星p到接收机j的单位向量， 为接收机在位置j、tm时刻的概略坐标的改正数，Δt为接收机分别在位置i和位置j的时间差，tm为接收机在位置j的时刻；

步骤三：根据星历数据计算卫星的位置，该步骤的子步骤如下：步骤三(一)计算卫星平均角速度n0式中，μ为地心大地坐标系下的地球引力常数，A为预报星历参数中的长半轴数；

步骤三(二)计算观测历元到参考历元的时间差tktk＝t‑toe

式中，t为接收到该星历数据时的接收机时间，toe为由星历数据提供的参考时间；

步骤三(三)计算改正平均角速率nn＝n0+Δn

式中，n0为卫星平均角速度，Δn为预报星历参数步骤三(四)计算观测历元tk平近点角MkMk＝M0+n·tk

式中，n为改正平均角速率，M0为星历数据中给出的参考时间toe的平近角；

步骤三(五)计算偏近点角EkMk＝Ek‑e·sinEk式中，Mk为已经计算的观测历元tk平近点角，e为偏心率，由星历数据给出；

步骤三(六)计算真近点角vk式中，e为偏心率，由星历数据给出；Ek为已经计算出的偏近点角步骤三(七)计算纬度幅角参数φkφk＝vk+ω

式中，ω为参考时刻toe轨道近地点角距；vk为已经计算的真近点角；

步骤三(八)计算改正项δuk，δrk，δikuk＝φk+δuk

rk＝A·(1‑e·cosEk)+δrkik＝i0+IDOT·tk+δik式中，δuk、δrk、δik分别为纬度幅角φk改正项、径向改正项和轨道倾角改正项，uk为改正后的纬度幅角，rk为改正后的镜像，ik为改正后的轨道倾角，IDOT为轨道倾角变化率；

步骤三(九)计算卫星在轨道平面内的坐标式中，uk为改正后的纬度幅角，rk为改正后的镜像；

步骤三(十)计算卫星在地心大地坐标系中的位置，首先计算历元升交点赤径Ωk式中，Ω0为参考历元toe的升交点赤径， 为参考历元toe的赤径摄动变化率；

式中，xk，yk为已经计算的卫星在轨道平面内的坐标，ik为已经计算的改正后的轨道倾角，Ωk为历元升交点赤径；

步骤七：基于最小二乘算法进行快速地模糊度搜索的具体方法为：通过整周模糊度求解得到双差整周模糊度矢量 由最小二乘搜索得到的 可得：式中， 为b的自协方差矩阵， 为a的自协方差矩阵，为基线矢量改正数的固定解，为 对应的协方差矩阵， 为a的自协方差矩阵， 与 为a和b的互协方差矩阵，P为权值矩阵。

2.根据权利要求1所述的一种低成本GPS单天线姿态测量方法方法，其特征在于：在步骤一中，由单片机对GPS板卡进行驱动并通过定时器精确控制板卡输出频率；实时采集GPS卫星播发的原始数据，每次采集到的1个历元数据封装为一帧数据；数据封装完成后通过蓝牙接口向外界输出。

3.根据权利要求2所述的一种低成本GPS单天线姿态测量方法方法，其特征在于：在步骤二中，将GPS板卡采集的数据做预处理包括根据数据手册对原始数据进行单位转换。

4.根据权利要求3所述的一种低成本GPS单天线姿态测量方法方法，其特征在于：在步骤三中，根据原始数据中的星历数据计算接收机观测到的卫星的位置。

5.根据权利要求4所述的一种低成本GPS单天线姿态测量方法方法，其特征在于：在步骤四中，设伪距观测值为ρ，接收机到卫星的真实距离为R，接收机钟差为δt，可建立伪距观测方程：

ρ＝R+c·δt

设某一时刻一共观测到n颗卫星，则可建立n个伪距观测方程，然后对方程组进行求解；

初始计算时采用伪距单点定位实现求概略坐标，接收机到卫星的几何距离R并不准确，因此计算得到的结果与真实接收机位置坐标差距较大；通过反复迭代计算，得到精确的定位结果。

6.根据权利要求1所述的一种低成本GPS单天线姿态测量方法方法，其特征在于：在步骤八中，根据步骤七中求解的基线矢量改正数可以推导出接收机在两个不同时刻的相对位置的变化，同时结合地心大地坐标系中的坐标矢量与站心坐标系中的坐标矢量之间的转换关系，可以推导出航向角。