當船體運動時，由于主GPS 設備與從GPS 設備都可以得到各自的速度大小及方向，所以可以求出船體的運動狀態(tài)，如圖2 所示，由于GPS 設備可以獲取A 點及B 點的瞬時速度及方向，而船體可以視為剛體，則可以得到與真北方向或者磁北方向的夾角α、β（可以選擇真北也可以選擇磁北，不過A、B兩點要統(tǒng)一），將角度與方向分解在北向和東向上，疊加解算后即可得到船體的運動狀態(tài)：

　　圖2 船體運動狀態(tài)的計算

　　3 GPS定向儀的實現

　　如圖3 所示，GPS 定向儀由GPS 衛(wèi)星信號接收天線、天線連接電纜、GPSOEM板卡、單片機組成，其中供電電源為12VDC 蓄電池：

　　圖3 GPS定向儀硬件組成

　　其電路原理如圖4 所示：

　　圖4 電路原理

　　其中，A、B 兩個GPS 設備把數據輸出到CPU,CPU 通過軟件計算出當前的姿態(tài)后實時的通過用戶界面顯示給用戶。

　　4 結論

　　本文中討論的簡易GPS 定向儀，不需要使用專業(yè)GPS 設備，而通過簡單易行的方法和解算即可得到載體的運動狀態(tài)，當主從GPS 設備間的距離大于1 米后，精度會隨著它們之間距離的增加而有所提高。事實上，這個方法如果將GPS 設備升級為帶有載波相位輸出的專業(yè)GPS 測量設備，并且將主從GPS 設備間的距離作為已知條件進行靜態(tài)高精度基線解算的話，可以把定向儀的精度明顯的提升到專業(yè)設備的水準，與目前市面上的專業(yè)定向、定姿態(tài)設備的原理是相同的。