一種動態(tài)對動態(tài)實時測量系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及導航定位技術(shù)領域，尤其涉及運動平臺間的實時高精度相對定位技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]在空中加油對接引導、密集編隊飛行等應用需求中，有效獲取兩個載體間的精確相對定位數(shù)據(jù)是實現(xiàn)應用的關鍵，由于需要定位的載體都為運動載體，對定位精度要求高，傳統(tǒng)定位方法如基于慣導數(shù)據(jù)差值解算的方法受限于地形高度數(shù)據(jù)誤差、慣導設備導航誤差隨時間積累而增大等因素的影響難以保證相對定位精度。
[0003]衛(wèi)星導航系統(tǒng)(GNSS)通過衛(wèi)星信號接收設備接收導航衛(wèi)星發(fā)送的導航定位、授時信號，并以導航衛(wèi)星作為動態(tài)已知點，實時地測定動態(tài)載體的在航位置和速度，進而完成導航、定位和授時服務?，F(xiàn)有的GNSS系統(tǒng)有美國的GPS、俄羅斯的GLONASS以及中國的北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)(BD-2)、歐盟Gali Ieo系統(tǒng)等。隨著GNSS的迅速發(fā)展，GNSS定位技術(shù)的高度自動化及高精度使其具有巨大的潛力，除導航、車輛監(jiān)控、電子圍欄等標準應用市場外，GNSS在測繪、機械控制、航天器軌道確定、飛行器精密進近等領域也得到了應用。BD-2作為中國自主建設的全球衛(wèi)星導航目前已有15顆星座，衛(wèi)星信號覆蓋范圍包括中國全境及周邊國家和地區(qū)，已經(jīng)進入穩(wěn)定運行階段，預計到2020年，BD-2能夠為全球范圍內(nèi)提供全天候的衛(wèi)星定位和授時服務，運用衛(wèi)星導航系統(tǒng)進行高精度測量應用切實可行。
[0004]GNSS動態(tài)測量就是用GNSS信號實時地測得運動目標相對于某一參考系的位置、時間、姿態(tài)、速度和加速度等狀態(tài)參數(shù)。從工作方式上講，GNSS動態(tài)定位可以分為單點(非差)模式和差分模式，單點定位是指一臺接收機獨立確定自身的空間位置，由于受到各種誤差(星歷誤差、星鐘誤差、電離層折射、多路徑效應、噪聲測量)的影響，一般情況下單點定位的精度不高。差分模式指的是通過兩臺或兩臺以上接收機同時觀測，以削弱或消除各種誤差的影響，達到更高的定位精度。根據(jù)差分GNSS基準站發(fā)送的信息種類不同，可將差分GNSS定位分為三類，即:位置差分、偽距差分和相位差分。由基準站發(fā)送的參考信息包括修正量或原始觀測數(shù)據(jù)等，用戶站把從數(shù)據(jù)鏈收到的參考信息和直接接收到的GNSS信息進行處理，可以獲得精確的差分定位結(jié)果。差分方式不同，定位精度也不同。目前廣泛采用的載波相位差分技術(shù)，是用戶根據(jù)基準站發(fā)來的載波相位觀測量和位置數(shù)據(jù)，求差解算坐標，動態(tài)精度能達到厘米級。
[0005]近年來，以固定基準站為基準點進行高精度動態(tài)定位方法是差分定位技術(shù)的主要形式，一般采用GNSS載波相位測量技術(shù)以保障定位精度，此類應用的特點是采用固定基準站的方式，由于動態(tài)測量的實時性要求，基準站與動態(tài)用戶間需要建立無線數(shù)據(jù)通信，由于地面基準站覆蓋度有效，在遠離地面基準站(海洋)的環(huán)境下，遠距無線傳輸代價巨大，此外隨著動態(tài)用戶與基準站距離的變大，差分定位精度也將降低。而對于像編隊飛行、空中加油、飛機著艦、遠洋編隊航行以及海上平臺作業(yè)等應用中，主要定位需求往往是運動載體間實時高精度相對定位，顯然基于固定基準站的動態(tài)定位由于其局限性難以滿足要求，一種解決思路是將基準站也設置在運動載體上，目前這一類動態(tài)對動態(tài)載波相位差分技術(shù)是一項具有開拓性意義的研宄技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為突破現(xiàn)有技術(shù)在實現(xiàn)實時高精度相對定位的局限和不足，本發(fā)明提出了一種動態(tài)對動態(tài)實時測量系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用GNSS載波相位測量技術(shù)，分別在不同運動載體上設置GNSS接收機，并將其中一個運動載體設定為基準站，其它需要獲取與基準站載體相對位置信息的運動載體設定為移動站，基準站和移動站間建立實時無線數(shù)據(jù)傳輸通道，將基準站上的GNSS接收機實時測得的接收機天線所在位置的載波相位觀測數(shù)據(jù)通過無線數(shù)據(jù)傳輸通道發(fā)送給移動站，在移動站上設置差分載波相位處理單元，它通過接收移動站自身GNSS接收機的載波相位觀測數(shù)據(jù)以及基準站發(fā)送的載波相位測量數(shù)據(jù)，完成快速差分載波相位數(shù)據(jù)計算，從而求解出動態(tài)用戶相對于移動基準站的相對位置，在此基礎上，通過與陀螺儀姿態(tài)測量設備的組合應用可實現(xiàn)運動載體間的實時高精度相對位置和姿態(tài)測量?；谳d波相位差分技術(shù)，本發(fā)明方法相對位置測量精度高；基于無固定基準站設計，本發(fā)明方法適用于動態(tài)對動態(tài)相對位置測量。
[0007]本發(fā)明的發(fā)明目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn):
[0008]一種動態(tài)對動態(tài)實時測量系統(tǒng)，應用于運動載體上，包含GNSS接收機、載波相位差分處理單元以及無線通訊傳輸設備；
[0009]當運動載體作為基準站時，GNSS接收機將接收到的衛(wèi)星載波相位觀測值通過無線通訊傳輸設備發(fā)送給作為移動站的運動載體上的無線通訊傳輸設備；
[0010]當運動載體作為移動站時，載波相位差分處理單元根據(jù)通過無線通訊傳輸設備接收到的基準站的衛(wèi)星載波相位觀測值與自身的GNSS接收機接收到的衛(wèi)星載波相位觀測值，進行載波相位差分計算求解出以基準站的GNSS接收機的天線和移動站上的GNSS接收機的天線為參考點相對位置，再通過測定兩個運動載體上的GNSS接收機的天線安裝位置參數(shù)，通過坐標轉(zhuǎn)換求取基準站和移動站的相對位置。
[0011]進一步，還包含陀螺儀測姿態(tài)設備、數(shù)據(jù)采集以及融合模塊；
[0012]當運動載體作為基準站時，陀螺儀測姿設備測定的姿態(tài)數(shù)據(jù)通過無線通訊傳輸設備發(fā)送給移動站的無線通訊傳輸設備；
[0013]當運動載體作為移動站時，數(shù)據(jù)采集以及融合模塊結(jié)合相對位置解算數(shù)據(jù)、接收到的基準站的姿態(tài)數(shù)據(jù)、以及自身陀螺儀測姿設備的姿態(tài)數(shù)據(jù)，進行數(shù)據(jù)融合計算得到基準站相對于移動站的位置姿態(tài)數(shù)據(jù)。
[0014]優(yōu)選地，所述GNSS接收機為多星座多模衛(wèi)星導航接收接收機。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明能夠滿足運動載體間的實時高精度相對位置測量需求。通過配置高性能的GNSS衛(wèi)星接收機(如多星座多模接收機)以及差分載波相位數(shù)據(jù)處理模塊及相應的軟件可實現(xiàn)厘米級的相對位置測量精度，通過與陀螺儀等姿態(tài)測量設備的組合可實現(xiàn)運動載體間的實時高精度相對位置和姿態(tài)測量，通過構(gòu)建高速無線數(shù)據(jù)傳輸通道(如高速數(shù)據(jù)鏈)，可使得測量數(shù)據(jù)快速更新，滿足相對測量應用的實時性需求。
【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明實施例一的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2為本發(fā)明實施例二的結(jié)構(gòu)示意圖
[0018]具體實現(xiàn)方式
[0019]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的詳細說明。
[0020]本發(fā)明運用衛(wèi)星導航系統(tǒng)(GNSS)動態(tài)載波相位差分技術(shù)實現(xiàn)運動載體間的實時高精度相對位置測量，通過陀螺儀等姿態(tài)測量設備的組合應用可實現(xiàn)運動載體間的實時