專(zhuān)利名稱(chēng)：一種高精度位置、方位角和俯仰角的組合測(cè)量方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于定位定向技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種高精度位置、方位角和 俯仰角的組合測(cè)量裝置。
背景技術(shù)：
隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)和交通事業(yè)的發(fā)展，定位定向技術(shù)顯現(xiàn)出突出重 要的地位，尤其在武器系統(tǒng)中它是一個(gè)重要組成部分，是提高自行火 炮射擊精度、快速反應(yīng)能力和機(jī)動(dòng)性能的主要設(shè)備，能夠快速為自行 火炮、指揮車(chē)、前觀偵察車(chē)和偵察枝射雷達(dá)、氣象雷達(dá)等提供精確的 位置和基準(zhǔn)方向，并能使自行火炮在射擊過(guò)程中實(shí)現(xiàn)逐發(fā)自動(dòng)復(fù)位。
為了真正做到在未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)中有效地保存自己，同時(shí)又準(zhǔn)確地打 擊敵人，實(shí)施導(dǎo)彈武器的機(jī)動(dòng)發(fā)射己成為導(dǎo)彈作戰(zhàn)的一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)。 實(shí)施導(dǎo)彈的機(jī)動(dòng)發(fā)射，從保障方面來(lái)說(shuō)，首先要解決的一個(gè)問(wèn)題就是 發(fā)射陣地的快速定位、定向，其定位、定向速度的快慢和精度的高低 將直接影響導(dǎo)彈機(jī)動(dòng)發(fā)射的速度及命中目標(biāo)的效果。當(dāng)前主要的定位 定向技術(shù)分為兩大類(lèi)。 一類(lèi)是慣性定位定向技術(shù)，另一類(lèi)是基于衛(wèi)星
定位系統(tǒng)(如GPS)定位定向技術(shù)。目前，追求快速、高精度正是衛(wèi) 星定位技術(shù)研究的一個(gè)重要方向，已經(jīng)有許多成熟的經(jīng)驗(yàn)、技術(shù)。
美國(guó)全球定位系統(tǒng)GPS以及俄羅斯的衛(wèi)星定位系統(tǒng)GLONASS 自成功應(yīng)用以來(lái)，已經(jīng)在為用戶(hù)提供三維位置、三維速度和時(shí)間信息 等方面發(fā)揮了巨大的作用，應(yīng)用領(lǐng)域也日趨擴(kuò)大。GPS禾nGLONASS 載波相位觀測(cè)量是能達(dá)到毫米級(jí)測(cè)量精度的測(cè)量信息，這為武器系統(tǒng) 的定向提供了強(qiáng)大的技術(shù)基礎(chǔ)。應(yīng)用GPS或GLONASS測(cè)量技術(shù)進(jìn) 行發(fā)射陣地的快速定位、定向具有精度高、設(shè)備簡(jiǎn)單、時(shí)間短且不受 限制的特點(diǎn)，已成為極有可能取代常規(guī)保障方法的一種手段。目前國(guó)內(nèi)外已經(jīng)開(kāi)始采用GPS來(lái)研制和開(kāi)發(fā)定位定向裝置，但
它們一般以GPS系統(tǒng)為基礎(chǔ)，使用中衛(wèi)星數(shù)量有限，在受部分遮擋 時(shí)會(huì)無(wú)法定位，而且接收機(jī)依賴(lài)于GP單系統(tǒng)，特殊情況也下會(huì)無(wú)法 工作。本發(fā)明裝置采用了 GPS和俄羅斯GLONASS雙系統(tǒng)的接收機(jī) 為主，同時(shí)集成了信標(biāo)差分技術(shù)，確保了系統(tǒng)在GPS受影響時(shí)仍然 工作，在沿海地區(qū)時(shí)接收信標(biāo)差分信號(hào)，能提高實(shí)時(shí)定位精度到1米。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)定位精度還不能滿(mǎn)足使用要求的問(wèn)題，本發(fā)明 的目的是提供一種三維位置、方位角和俯仰角的組合測(cè)量裝置及方 法。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供一種高精度位置、方位角和俯仰角
的組合測(cè)量方法，其解決問(wèn)題的技術(shù)方案包括
步驟l:利用兩個(gè)衛(wèi)星接收天線所在的測(cè)量標(biāo)志點(diǎn)構(gòu)成測(cè)量基線； 步驟2:由雙系統(tǒng)衛(wèi)星定位接收機(jī)板和信標(biāo)接收機(jī)板分別同步接
收第一衛(wèi)星天線信號(hào)和信標(biāo)天線信號(hào)；
步驟3:雙系統(tǒng)衛(wèi)星定位接收機(jī)板同步接收信標(biāo)接收機(jī)的數(shù)字信
號(hào)；
步驟4: GPS接收機(jī)板同步接收第二衛(wèi)星天線信號(hào)；
步驟5:對(duì)第一衛(wèi)星天線信號(hào)、第二衛(wèi)星天線信號(hào)和信標(biāo)信號(hào)進(jìn)
行同步計(jì)算來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)衛(wèi)星天線所在位置的三維精確測(cè)量和天線基線
在地理坐標(biāo)系下的方位角和俯仰角的精確測(cè)量。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述三維位置和方位角、俯仰角的精確
測(cè)量，是根據(jù)坐標(biāo)基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換原理以及坐標(biāo)投影變換原理，對(duì)測(cè)量的三
維位置和方位角、俯仰角在WGS — 84坐標(biāo)基準(zhǔn)和北京54坐標(biāo)基準(zhǔn) 之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換，或在空間地理坐標(biāo)和高斯平面坐標(biāo)之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，通過(guò)對(duì)雙系統(tǒng)衛(wèi)星定位接收機(jī)板和GPS 接收機(jī)板的觀測(cè)數(shù)據(jù)同步釆集，根據(jù)采集的載波相位數(shù)據(jù)、衛(wèi)星星歷 數(shù)據(jù)、偽距數(shù)據(jù)和多普勒數(shù)據(jù)，依據(jù)載波相位差分的原理，采用顧及殘差平方和的方位角、俯仰角兩維搜索方法來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)衛(wèi)星天線基線的 方位角和俯仰角的實(shí)時(shí)測(cè)量。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供一種高精度位置、方位角和俯仰
角的組合測(cè)量裝置，解決技術(shù)問(wèn)題的方案包括一塊GPS + GLONASS 雙系統(tǒng)衛(wèi)星定位接收機(jī)板、 一塊GPS接收機(jī)板、 一塊信標(biāo)接收機(jī)板、 一臺(tái)計(jì)算機(jī)進(jìn)行集成，盒外安裝液晶顯示屏和兩個(gè)衛(wèi)星接收天線和一 個(gè)信標(biāo)接收天線；
系統(tǒng)衛(wèi)星定位接收機(jī)板的第一端與第一衛(wèi)星接收天線一端電性 連接，并進(jìn)行信號(hào)通訊；
雙系統(tǒng)衛(wèi)星定位接收機(jī)板的第二端與信標(biāo)接收機(jī)板的第一端電 性連接，進(jìn)行信號(hào)通訊；
雙系統(tǒng)衛(wèi)星定位接收機(jī)板的第三端與計(jì)算機(jī)的第一端電性連 接，進(jìn)行信號(hào)通訊。
信標(biāo)接收機(jī)板的第二端與信標(biāo)接收天線的一端電性連接，，并進(jìn) 行信號(hào)通訊。
GPS接收機(jī)板的第一端與第二衛(wèi)星接收天線的一端電性連接， 并進(jìn)行信號(hào)通訊；
GPS接收機(jī)板的第二端與計(jì)算機(jī)的第二端電性連接，進(jìn)行信號(hào) 通訊；
液晶顯示單元與計(jì)算機(jī)的第二端電性連接。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，雙系統(tǒng)衛(wèi)星定位接收機(jī)板的第一端與第一 衛(wèi)星接收天線一端之間采用同軸電纜電性連接；雙系統(tǒng)衛(wèi)星定位接收 機(jī)板的第二端與信標(biāo)接收機(jī)板之間采用串口電性連接；雙系統(tǒng)衛(wèi)星定 位接收機(jī)板的第三端與計(jì)算機(jī)之間采用串口電性連接。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，信標(biāo)接收機(jī)板和信標(biāo)接收天線之間采用同 軸電纜電性連接。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，GPS接收機(jī)板的第一端與第二衛(wèi)星接收天 線一端之間采用同軸電纜電性連接；GPS接收機(jī)板的第二端與計(jì)算機(jī) 之間采用串口電性連接。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述雙系統(tǒng)衛(wèi)星定位接收機(jī)板和GPS接收
機(jī)板分別與串口電性連接。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述的組合測(cè)量裝置，通過(guò)計(jì)算機(jī)同步采
集雙系統(tǒng)衛(wèi)星定位接收機(jī)板和GPS接收機(jī)板的觀測(cè)數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)實(shí)時(shí) 處理來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)衛(wèi)星天線的三維位置和基線方位角、俯仰角的精確測(cè)
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述的組合測(cè)量裝置，采用了系統(tǒng)衛(wèi)星定
位接收機(jī)板，用于在任何地區(qū)自主實(shí)現(xiàn)8米精度的三維位置測(cè)量；在
沿海地區(qū)則根據(jù)信標(biāo)天線和信標(biāo)接收機(jī)板來(lái)實(shí)時(shí)接收GPS差分信息， 實(shí)現(xiàn)優(yōu)于1米精度的實(shí)時(shí)位置測(cè)量，在3米基線的情況下定向精度優(yōu) 于0. 1度。
本發(fā)明的積極效果本發(fā)明的組合測(cè)量裝置，則綜合了 GPS十 GLONASS雙系統(tǒng)接收機(jī)、單系統(tǒng)GPS接收機(jī)，還集成了信標(biāo)接收機(jī)， 保證了定位精度優(yōu)于8米，在沿海地區(qū)可以接收信標(biāo)差分信號(hào)，使得 精度優(yōu)于1米，而根據(jù)兩塊接收機(jī)板同步接收的觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行方位和 俯仰的計(jì)算，從而測(cè)量方位角和俯仰角，在3米基線的情況下方位角 精度優(yōu)于0. 1度。


圖1是本發(fā)明高精度位置、方位角和俯仰角的組合測(cè)量裝置框圖
具體實(shí)施例方式
下面將結(jié)合附圖l對(duì)本發(fā)明加以詳細(xì)說(shuō)明，應(yīng)指出的是，所描述 的實(shí)施例僅旨在便于對(duì)本發(fā)明的理解，而對(duì)其不起任何限定作用。
本發(fā)明采用衛(wèi)星定位技術(shù)，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)位置和方位角、俯仰角的快 速測(cè)量，發(fā)明了一種實(shí)時(shí)測(cè)量衛(wèi)星天線位置和方位角、俯仰角的裝置。 它為一個(gè)帶液晶顯示單元的密封鋁盒，在鋁盒內(nèi)集成了固定安裝了一 臺(tái)PC-104工業(yè)控制計(jì)算機(jī)7、 一塊GPS + GLONASS雙系統(tǒng)衛(wèi)星定位接收機(jī)板4、一塊GPS衛(wèi)星定位接收機(jī)板6和一塊信標(biāo)接收機(jī)板5。 盒外還配備了第一衛(wèi)星接收天線2、第二衛(wèi)星接收天線3和一個(gè)信標(biāo) 接收天線l，第一衛(wèi)星接收天線2、第二衛(wèi)星接收天線3與鋁盒內(nèi)的 GPS + GLONASS雙系統(tǒng)衛(wèi)星定位接收機(jī)板4、 一塊GPS衛(wèi)星定位接 收機(jī)板6電性連接，并進(jìn)行信號(hào)通訊，信標(biāo)接收天線1通過(guò)同軸電纜 和鋁盒內(nèi)的信標(biāo)接收機(jī)板5電性連接，并進(jìn)行信號(hào)通訊。GPS + GL0NASS雙系統(tǒng)衛(wèi)星定位接收機(jī)板4和一塊信標(biāo)接收機(jī)板5通過(guò)電 性連接進(jìn)行信號(hào)通訊，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)高精度的三維位置測(cè)量。GPS + GLONASS雙系統(tǒng)衛(wèi)星定位接收機(jī)板4和GPS衛(wèi)星定位接收機(jī)板6 都與PC-104工業(yè)控制計(jì)算機(jī)7通過(guò)電性連接，進(jìn)行信號(hào)通訊，利用 同步觀測(cè)的數(shù)據(jù)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)第一衛(wèi)星接收天線2、第二衛(wèi)星接收天線3 構(gòu)成的方位角和俯仰角的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量，三維位置測(cè)量結(jié)果、方位角 和俯仰角測(cè)量數(shù)值能夠在液晶顯示屏8上進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)顯示。
GPS + GLONASS雙系統(tǒng)衛(wèi)星定位接收機(jī)板4的第一端與第一衛(wèi) 星接收天線2 —端之間采用同軸電纜電性連接；GPS + GLONASS雙 系統(tǒng)衛(wèi)星定位接收機(jī)板4的第二端與信標(biāo)接收機(jī)板5之間采用RS232 串口電性連接；GPS + GLONASS雙系統(tǒng)衛(wèi)星定位接收機(jī)板4的第三 端與PC-104工業(yè)控制計(jì)算機(jī)7之間采用RS232串口電性連接。
信標(biāo)接收機(jī)板5和信標(biāo)接收天線1之間采用同軸電纜電性連接。
GPS接收機(jī)6板的第一端與第二衛(wèi)星接收天線3 —端之間采用同 軸電纜電性連接；GPS接收機(jī)板6的第二端與PC-104工業(yè)控制計(jì)算 機(jī)7之間采用RS232串口電性連接。PC-104工業(yè)控制計(jì)算機(jī)7的串 口可以實(shí)時(shí)輸出BCD碼格式的定位和定向數(shù)據(jù)。
GPS + GLONASS雙系統(tǒng)衛(wèi)星定位接收機(jī)板4和信標(biāo)接收機(jī)板5 分別接收第一衛(wèi)星接收天線2、第二衛(wèi)星接收天線3和信標(biāo)接收天線 1傳來(lái)的信號(hào)來(lái)精確測(cè)量第一衛(wèi)星接收天線2所在位置的三維位置。 同時(shí)根據(jù)GPS + GLONASS雙系統(tǒng)接收機(jī)板4和GPS接收機(jī)板6所 同步接收采集的GPS載波相位觀測(cè)數(shù)據(jù)、衛(wèi)星星歷數(shù)據(jù)、偽距數(shù)據(jù) 和多普勒數(shù)據(jù)，根據(jù)采集的載波相位數(shù)據(jù)、衛(wèi)星星歷數(shù)據(jù)、偽距數(shù)據(jù)和多普勒數(shù)據(jù)，依據(jù)載波相位差分的原理，采用顧及殘差平方和的方
位角、俯仰角兩維搜索方法，由PC-104工業(yè)控制計(jì)算機(jī)7來(lái)實(shí)時(shí)計(jì) 算第一衛(wèi)星接收天線2和第二衛(wèi)星接收天線3構(gòu)成的基線在地理坐標(biāo) 系中的方位角和俯仰角的實(shí)時(shí)測(cè)量。
本發(fā)明裝置綜合運(yùn)用了 GPS + GLONASS雙系統(tǒng)衛(wèi)星定位技術(shù)、 GPS定位技術(shù)、信標(biāo)差分技術(shù)，組合采用了接收機(jī)4和接收機(jī)6的載 波相位差分思想，根據(jù)方位角和俯仰角的搜索原理來(lái)實(shí)現(xiàn)雙天線基線 的方位角和俯仰角的實(shí)時(shí)測(cè)量。
采用載波相位形成雙差方程，這樣可以消去電離層、對(duì)流層、接 收機(jī)鐘差等參數(shù)，方便數(shù)據(jù)處理。雙差方程一般為
(1)
其中
AV《"《_^—為相位的雙差組合
= n t +凡乂
續(xù)"
而
為距離的雙差組合。 為模糊度的雙差組合,
.D +『-。2+(z':zm)2
《=V(義'-"+『-。2 -ZA)2 W = VW -"2 +(":。2 + W -Zm)2 及/ = #
(2)
(3)
(4)
(5)
(z'， r', z')為衛(wèi)星/的位置，根據(jù)導(dǎo)航電文進(jìn)行解算，(f, W)為
衛(wèi)星)的位置，也根據(jù)導(dǎo)航電文進(jìn)行解算，(16, & z6)為基準(zhǔn)站的位 置，是已知量，(Xw4,ZJ為流動(dòng)站的位置，它為待求量。
利用雙差載波相位求解的確關(guān)鍵是模糊度的準(zhǔn)確求解。目前有不 少求解模糊度的方法，如基于三維位置的搜索方法和基于模糊度組合 的搜索方法，這些搜索方法一般都是三維的搜索過(guò)程，計(jì)算工作量較 大。對(duì)于精密定向這種場(chǎng)合，基線的距離是精確已知的，因此為了方
10便計(jì)算，節(jié)省搜索時(shí)間，我們充分利用距離己知的條件，采用了基于 俯仰和方位的二維搜索方法，搜索過(guò)程中采用了模糊度的方法，可以 大大克服周跳的影響，而且能適應(yīng)動(dòng)態(tài)環(huán)境。
由于兩個(gè)天線之間距離是固定己知的，因此根據(jù)方位角和俯仰角
就可以計(jì)算兩個(gè)天線間在站心坐標(biāo)下的坐標(biāo)增量
71, = 6 cos "cos a ;=6cos/ sina Tz = sin々
(6)
一般兩個(gè)天線中的天線1坐標(biāo)認(rèn)為是已知量(采用單點(diǎn)定位結(jié) 果)，并將該站作為基準(zhǔn)站，根據(jù)坐標(biāo)增量就可以計(jì)算，另一天線(看
作流動(dòng)站)的坐標(biāo)可以進(jìn)行如下計(jì)算
(7)
(AZ)為當(dāng)?shù)氐慕?jīng)緯度位置，給定一組方位角和俯仰角就可以計(jì) 算出相應(yīng)的流動(dòng)站坐標(biāo)。
對(duì)于單頻接收機(jī)模糊度函數(shù)一般采用如下的方法進(jìn)行計(jì)算
—sin 5 cos丄—sinZcos萬(wàn)COS Z乂
一 sin 5 sin丄cos丄cos 5 sin ￡+
cosS0sin 5人
^ 一 "0 乂
(8)
"("一l)
其中，為利用載波相位計(jì)算的雙差觀測(cè)值。 而
AVfc〖是根據(jù)基準(zhǔn)站位置、流動(dòng)站位置計(jì)算的距離雙差，即 △▽&i=&-W + W，具體計(jì)算同上面的公式。A:表示歷元計(jì) 數(shù)，z'表示衛(wèi)星號(hào)，y'為雙差的參考衛(wèi)星，"為衛(wèi)星數(shù)。
在正確位置上，模糊度函數(shù)」具有極大值，且接近l。但對(duì)于單 個(gè)歷元、單個(gè)雙差所對(duì)應(yīng)的模糊度極大值不是唯一的。因此實(shí)際應(yīng)用 中，常常先用若干個(gè)歷元的所有雙差模糊度函數(shù)聯(lián)合起來(lái)一起計(jì)算，
li這樣除了在正確位置上模糊度函數(shù)始終保持極大值外，其它點(diǎn)上出現(xiàn) 極大值的可能性將逐步減少。
具體搜索時(shí)，可以先按0.5度間隔作為方位角和俯仰角的搜索步 長(zhǎng)，在搜索范圍內(nèi)進(jìn)行二維搜索。計(jì)算相應(yīng)的流動(dòng)站位置后，計(jì)算出
模糊度函數(shù)大于某個(gè)閾值(如0.85)的所有極值點(diǎn)作為檢驗(yàn)點(diǎn)，再在 這些檢驗(yàn)點(diǎn)附近(士0.5度范圍內(nèi))進(jìn)行小步長(zhǎng)O.Ol度的極大值點(diǎn)搜 索，求出最大模糊度函數(shù)值所對(duì)應(yīng)的位置和方位角、俯仰角。
本發(fā)明裝置工作時(shí)，利用兩個(gè)衛(wèi)星接收天線所在的測(cè)量標(biāo)志點(diǎn)構(gòu) 成測(cè)量基線；將第一衛(wèi)星接收天線2和第二衛(wèi)星接收天線3固定安裝 在要測(cè)量位置和方位角、俯仰角的物體上，并事先精確測(cè)量第一衛(wèi)星 接收天線2和第二衛(wèi)星接收天線3之間的距離，精確到毫米。采用同 軸電纜將第一衛(wèi)星接收天線2和第二衛(wèi)星接收天線3和信標(biāo)接收天線 1連接到組合測(cè)量裝置的相應(yīng)接口上。
GPS + GLONASS雙系統(tǒng)衛(wèi)星定位接收機(jī)板4通過(guò)同軸電纜接收 衛(wèi)星接收天線1傳來(lái)的GPS和GLONASS衛(wèi)星信號(hào)，信標(biāo)接收機(jī)板5 同軸電纜接收信標(biāo)天線1傳來(lái)的信標(biāo)信號(hào)，并由串口將信標(biāo)信號(hào)傳送 給GPS + GLONASS雙系統(tǒng)接收機(jī)板4， GPS + GLONASS雙系統(tǒng)接 收機(jī)板4進(jìn)行處理后再將信息通過(guò)串口傳給PC—104工業(yè)控制計(jì)算 機(jī)7。 GPS接收機(jī)板6通過(guò)同軸電纜接收第二衛(wèi)星接收天線3傳來(lái)的 GPS衛(wèi)星信號(hào)，并由串口傳給PC—104工業(yè)控制計(jì)算機(jī)7。 PC-104 工業(yè)控制計(jì)算機(jī)7根據(jù)GPS + GLONASS雙系統(tǒng)接收機(jī)板4傳來(lái)的信 息來(lái)實(shí)時(shí)計(jì)算三維位置，在任何地區(qū)可以實(shí)現(xiàn)8米精度的定位，而在 沿海地區(qū)可以根據(jù)信標(biāo)傳來(lái)的差分信息實(shí)現(xiàn)優(yōu)于1米的高精度定位。 同時(shí)PC—104工業(yè)控制計(jì)算機(jī)7根據(jù)同步接收的GPS + GLONASS 雙系統(tǒng)接收機(jī)板4的觀測(cè)數(shù)據(jù)和GPS接收機(jī)板6的觀測(cè)數(shù)據(jù)，采用 載波相位差分思想，應(yīng)用方位角俯仰角兩維搜索方法來(lái)實(shí)時(shí)計(jì)算出第 一衛(wèi)星接收天線2和第二衛(wèi)星接收天線3所構(gòu)成基線的方位角和俯仰 角。
所測(cè)量的三維位置和方位角、俯仰角等結(jié)果可以根據(jù)坐標(biāo)變換原理，通過(guò)軟按鍵操作，位置和方位俯仰信息可以在WGS — 84坐標(biāo)基 準(zhǔn)和北京54坐標(biāo)基準(zhǔn)之間進(jìn)行實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)換，也能進(jìn)行空間地理坐標(biāo)和 高斯投影坐標(biāo)之間的相互轉(zhuǎn)換，測(cè)量的結(jié)果能夠在液晶顯示單元8上 實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前的準(zhǔn)確時(shí)間、地理經(jīng)緯度和高度以及兩個(gè)衛(wèi)星天線所構(gòu) 成的方位角和俯仰角。
以上所述，僅為本發(fā)明中的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍 并不局限于此，任何熟悉該技術(shù)的人在本發(fā)明所揭露的技術(shù)范圍內(nèi)， 可理解想到的變換或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的包含范圍之內(nèi)，因此， 本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書(shū)的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1、一種高精度位置、方位角和俯仰角的組合測(cè)量方法，其特征在于，包括步驟如下步驟1利用兩個(gè)衛(wèi)星接收天線所在的測(cè)量標(biāo)志點(diǎn)構(gòu)成測(cè)量基線；步驟2由雙系統(tǒng)衛(wèi)星定位接收機(jī)板和信標(biāo)接收機(jī)板分別同步接收第一衛(wèi)星天線信號(hào)和信標(biāo)天線信號(hào)；步驟3雙系統(tǒng)衛(wèi)星定位接收機(jī)板同步接收信標(biāo)接收機(jī)的數(shù)字信號(hào)；步驟4GPS接收機(jī)板同步接收第二衛(wèi)星天線信號(hào)；步驟5對(duì)第一衛(wèi)星天線信號(hào)、第二衛(wèi)星天線信號(hào)和信標(biāo)信號(hào)進(jìn)行同步計(jì)算來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)衛(wèi)星天線所在位置的三維精確測(cè)量和天線基線在地理坐標(biāo)系下的方位角和俯仰角的精確測(cè)量。
2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合測(cè)量方法，其特征在于，所述三維位置和方位角、俯仰角的精確測(cè)量，是根據(jù)坐標(biāo)基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換原理以及坐標(biāo)投影變換原理，對(duì)測(cè)量的三維位置和方位角、俯仰角在WGS —84坐標(biāo)基準(zhǔn)和北京54坐標(biāo)基準(zhǔn)之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換，或在空間地理坐標(biāo)和 高斯平面坐標(biāo)之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合測(cè)量裝置，其特征在于，通過(guò)對(duì) 雙系統(tǒng)衛(wèi)星定位接收機(jī)板和GPS接收機(jī)板的觀測(cè)數(shù)據(jù)同步采集，根 據(jù)采集的載波相位數(shù)據(jù)、衛(wèi)星星歷數(shù)據(jù)、偽距數(shù)據(jù)和多普勒數(shù)據(jù)，依 據(jù)載波相位差分的原理，采用顧及殘差平方和的方位角、俯仰角兩維 搜索方法來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)衛(wèi)星天線基線的方位角和俯仰角的實(shí)時(shí)測(cè)量。
4、 一種高精度位置、方位角和俯仰角的組合測(cè)量裝置，特征在 于，包括 一塊雙系統(tǒng)衛(wèi)星定位接收機(jī)板、 一塊GPS接收機(jī)板、一 塊信標(biāo)接收機(jī)板、 一臺(tái)計(jì)算機(jī)進(jìn)行集成，盒外安裝液晶顯示屏和兩個(gè) 衛(wèi)星接收天線和一個(gè)信標(biāo)接收天線；雙系統(tǒng)衛(wèi)星定位接收機(jī)板的第一端與第一衛(wèi)星接收天線一端電 性連接，并進(jìn)行信號(hào)通訊；雙系統(tǒng)衛(wèi)星定位接收機(jī)板的第二端與信標(biāo)接收機(jī)板的第一端電 性連接，進(jìn)行信號(hào)通訊；雙系統(tǒng)衛(wèi)星定位接收機(jī)板的第三端與計(jì)算機(jī)的第一端電性連 接，進(jìn)行信號(hào)通訊；信標(biāo)接收機(jī)板的第二端與信標(biāo)接收天線的一端電性連接，并進(jìn) 行信號(hào)通訊；GPS接收機(jī)板的第一端與第二衛(wèi)星接收天線的一端電性連接， 并進(jìn)行信號(hào)通訊；GPS接收機(jī)板的第二端與計(jì)算機(jī)的第二端電性連接，進(jìn)行信號(hào)通訊；液晶顯示單元與計(jì)算機(jī)的第二端電性連接。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的組合測(cè)量裝置，其特征在于，.雙系統(tǒng) 衛(wèi)星定位接收機(jī)板的第一端與第一衛(wèi)星接收天線一端之間采用同軸 電纜電性連接；雙系統(tǒng)衛(wèi)星定位接收機(jī)板的第二端與信標(biāo)接收機(jī)板之 間采用串口電性連接；雙系統(tǒng)衛(wèi)星定位接收機(jī)板的第三端與計(jì)算機(jī)之間采用串口電性連接。
6、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的組合測(cè)量裝置，其特征在于，信標(biāo)接 收機(jī)板和信標(biāo)接收天線之間采用同軸電纜電性連接。
7、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的組合測(cè)量裝置，其特征在于，GPS接收機(jī)板的第一端與第二衛(wèi)星接收天線一端之間采用同軸電纜電性連 接；GPS接收機(jī)板的第二端與計(jì)算機(jī)之間采用串口電性連接。
8、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的組合測(cè)量裝置，其特征在于，所述雙 系統(tǒng)衛(wèi)星定位接收機(jī)板和GPS接收機(jī)板分別與串口電性連接。
9、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的組合測(cè)量裝置，其特征在于，通過(guò)計(jì) 算機(jī)同步采集雙系統(tǒng)衛(wèi)星定位接收機(jī)板和GPS接收機(jī)板的觀測(cè)數(shù)據(jù)， 經(jīng)過(guò)實(shí)時(shí)處理來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)衛(wèi)星天線的三維位置和基線方位角、俯仰角的
10、 一種高精度位置、方位角和俯仰角的組合測(cè)量裝置，采用了 雙系統(tǒng)衛(wèi)星定位接收機(jī)板，用于在任何地區(qū)自主實(shí)現(xiàn)8米精度的三維位置測(cè)量；在沿海地區(qū)則根據(jù)信標(biāo)天線和信標(biāo)接收機(jī)板來(lái)實(shí)時(shí)接收 GPS差分信息，實(shí)現(xiàn)優(yōu)于1米精度的實(shí)時(shí)位置測(cè)量，在3米基線的情況下定向精度優(yōu)于O. 1度。
全文摘要
公開(kāi)一種高精度位置、方位角和俯仰角的組合測(cè)量方法及裝置，利用兩個(gè)衛(wèi)星接收天線所在測(cè)量標(biāo)志點(diǎn)構(gòu)成測(cè)量基線；雙系統(tǒng)衛(wèi)星定位接收機(jī)板和信標(biāo)接收機(jī)板同步接收第一衛(wèi)星天線和信標(biāo)天線信號(hào)；雙系統(tǒng)衛(wèi)星定位接收機(jī)板同步接收信標(biāo)接收機(jī)的數(shù)字信號(hào)；GPS接收機(jī)板同步接收第二衛(wèi)星天線信號(hào)；對(duì)第一、第二衛(wèi)星天線信號(hào)和信標(biāo)信號(hào)同步計(jì)算實(shí)現(xiàn)對(duì)衛(wèi)星天線所在位置的三維精確測(cè)量和天線基線在地理坐標(biāo)系下方位角和俯仰角測(cè)量。本發(fā)明集成雙系統(tǒng)衛(wèi)星定位、GPS、信標(biāo)接收機(jī)板和計(jì)算機(jī)，盒外安裝液晶顯示屏和兩個(gè)衛(wèi)星和信標(biāo)接收天線，保證定位精度優(yōu)于8米，在沿海地區(qū)接收信標(biāo)差分信號(hào)，使得精度優(yōu)于1米，在3米基線的情況下定向精度優(yōu)于0.1度。
文檔編號(hào)G01S19/53GK101446634SQ200710178328
公開(kāi)日2009年6月3日 申請(qǐng)日期2007年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月28日
發(fā)明者丁赤飚, 尤紅建, 林 蘇 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院電子學(xué)研究所