现代科学技术高速发展,在军事、民用、商用等方面对于载体姿态的精确测量显得日益重要,各种测量方法应运而生。姿态测量指的是获取、解算载体运动过程中的姿态信息,其中主要就是指载体的航向角、俯仰角和横滚角,得出它们不仅可以了解载体自身的姿态信息,也可以对载体未来的运行轨迹进行预测。GPS可以提供精确的三维信息,并且能够连续精确地导航、定位,适应恶劣环境条件,并且相对于其他导航系统,GPS具有体积小、成本低、精度不随时间变化等优点,利用其进行载体的姿态测量很有意义。本文将利用GPS载波相位差分技术来对载体姿态进行测量,研究了GPS的基本原理,姿态测量相关理论以及整周模糊度求解方法并搭建了GPS姿态测量系统,完成了姿态角的求解。本文对GPS姿态的测量系统进行了研究,首先论述了GPS卫星定位系统的组成,卫星信号结构,常见的坐标系等基本内容,然后建立载波相位测量方程,讨论了载波相位测量姿态的误差,建立双差模型消除了卫星星历等效误差、对流层等效误差、多径效应等效误差等误差源,并对载波相位中产生的整周模糊度进行解算。为了提升姿态解算的效率,本文实验应用FPGA作为导航计算机进行设计,两个SUPERSTARⅡGPS OEM作为接收机,搭建一个简单的GPS姿态测量系统,利用两个GPS天线间基线的关系和坐标转换完成了姿态测量的实验,验证了方案的可行性。本文还对三维姿态角的求解进行了理论研究,并给出姿态解算的关键程序。本文设计的GPS姿态测量系统,分为硬件设计和软件设计两部分,硬件部分主要完成对导航计算机FPGA的配置,搭建好电源电路,时钟电路与接口的连接,根据系统要求,构建了NiosⅡ软核,完成了CPU模块、SDRAM模块等设计并通过编译,软件部分在NiosⅡ里完成了数据处理、建立数学方程、求解卫星位置、求解整周模糊度和姿态解算,完成了LCD显示屏的驱动程序的设计,最后通过实验记录多组数据,验证测姿方案可行,并对误差进行了分析。