[發(fā)明專利]一種基于衛(wèi)星定向的方位標(biāo)定方法及裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410829323.1
• 申請日: 2015-08-03
• 公開（公告）號: CN104502887A
• 公開（公告）日: 2015-07-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 曉峰;羅丁;肖茂森;陸衛(wèi)國;劉建華;朱宇虹;翟玉濤;蒙連勝
• 申請（專利權(quán)）人: 湖南航天電子科技有限公司;中國人民解放軍第二炮兵裝備研究院第四研究所;中國科學(xué)院西安光學(xué)精密機械研究所
• 主分類號: G01S3/46
• 分類號: G01S3/46;G01S19/44;G01C1/02
• 代理公司: 北京中濟緯天專利代理有限公司 11429
• 代理人: 胡偉華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及定向測量技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種采用衛(wèi)星定向技術(shù)作為方位基線的方位標(biāo)定方法和裝置。

背景技術(shù)

真北方位的精確測量是大地測量、工程測繪、儀器標(biāo)定等領(lǐng)域的基礎(chǔ)問題，形成了以陀螺尋北儀、經(jīng)緯儀、全站儀等為代表的一系列測量儀器及配套方法，其中經(jīng)緯儀、全站儀可以精確地測量方位的差值，而不能直接提供真北信息，陀螺尋北儀可以標(biāo)定秒級的真北方位，但價格昂貴，標(biāo)定的時間較長，通常需要10至20分鐘。衍生出的陀螺經(jīng)緯儀、陀螺全站儀將陀螺尋北儀的真北標(biāo)定功能與經(jīng)緯儀/全站儀的角度差測量功能結(jié)合起來，形成了完整的真北標(biāo)定功能，但設(shè)備價格高昂，不便于攜帶，僅能用于極少數(shù)高精度應(yīng)用和對標(biāo)定時間要求寬松的場合。

另一種真北方位標(biāo)定的方法是在作業(yè)區(qū)域內(nèi)設(shè)置預(yù)先標(biāo)定好的高精度標(biāo)桿或標(biāo)志點作為基準(zhǔn)，采用經(jīng)緯儀或全站儀將基準(zhǔn)點的方位引入到待測點完成傳遞，這種方法的顯著缺點是不能實現(xiàn)隨時隨地標(biāo)定，只能在標(biāo)桿或標(biāo)準(zhǔn)點附近才能進行作業(yè)，因此嚴(yán)重限制了應(yīng)用范圍。

隨著以GPS(Global?Positioning?System,全球定位系統(tǒng))為代表的衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)的興起，采用衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)完成位置和方位的測量已經(jīng)成為一種常見的測量技術(shù)手段，與傳統(tǒng)的測量技術(shù)相比，衛(wèi)星定向可以提供兩個天線之間的真北方位，具有全天候、全天時、精度高、成本低、速度快等優(yōu)點。我國獨立自主的“北斗二號”區(qū)域衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)已于2012年底投入正式運營，該系統(tǒng)為我國及周邊區(qū)域提供與GPS系統(tǒng)類似的服務(wù)功能，計劃在2020年前后拓展為全球覆蓋的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，進一步提升了衛(wèi)星定位定向的覆蓋性、可用性、精度和速度。

現(xiàn)有的將衛(wèi)星定位定向技術(shù)與經(jīng)緯儀/全站儀等設(shè)備結(jié)合的方法通常采用固定站差分、精密單點定位(Precise?Point?Positioning,PPP)、實時動態(tài)差分(Real-time?kinematic,RTK)等技術(shù)。以專利《一種差分GPS定向方位引入方法》(申請?zhí)?01210319014.0)為例，仍然需要架設(shè)一個固定站播發(fā)差分信息，主運動站和運動參考站接收差分信息后提高定位精度，根據(jù)二者定位結(jié)果計算它們的基線方位，再利用經(jīng)緯儀傳遞該基線方位測量待測的方位角。這種方法的缺點是沒有擺脫傳統(tǒng)的固定站/運動站的差分模式，僅能在固定站播發(fā)的差分信息覆蓋范圍內(nèi)進行操作，也不能實現(xiàn)隨時隨地地方位標(biāo)定；超站儀是將全站儀與GPS技術(shù)結(jié)合的一種儀器設(shè)備，通常采用PPP技術(shù)實現(xiàn)無需控制點的快速高精度定位測量，不能完成方位的標(biāo)定；專利《全站儀與GPS單頻實時動態(tài)組合測量方法及其系統(tǒng)》(申請?zhí)枺?00510110504.X)本質(zhì)上是一種單頻RTK系統(tǒng)，GPS與全站儀的組合是利用全站儀提供的角度和距離測量值為單頻RTK的解算提供先驗信息，不涉及方位的傳遞問題。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明所要解決的問題是擺脫地面標(biāo)桿/標(biāo)志點或衛(wèi)星固定站等限制定向作業(yè)范圍的技術(shù)手段，實現(xiàn)任意地點的快速真北方位標(biāo)定。為解決上述問題，本發(fā)明提出一種基于衛(wèi)星定向的方位標(biāo)定方法及裝置，該技術(shù)采用基于載波相位解模糊的高精度相對定位原理實現(xiàn)兩個衛(wèi)星天線表征的基線的真北方位標(biāo)定，再利用經(jīng)緯儀或全站儀等角度測量儀器實現(xiàn)基線方位的引出，測量待測方位的真北信息。為便于表述，角度測量儀器統(tǒng)一以經(jīng)緯儀表示，但實際可包含全站儀等其它包含角度測量功能的設(shè)備。

一種基于衛(wèi)星定向的方位標(biāo)定方法，步驟如下：

S1.設(shè)置經(jīng)緯儀與主GNSS天線

將主GNSS天線架設(shè)在經(jīng)緯儀上，要求經(jīng)緯儀橫軸回轉(zhuǎn)中心與主GNSS天線相位中心重合，經(jīng)緯儀與主GNSS天線的組合架設(shè)在三腳架上，調(diào)節(jié)底座，使得主GNSS天線保持水平；

S2.設(shè)置輔助瞄準(zhǔn)標(biāo)志與從GNSS天線

在從GNSS天線下方設(shè)置輔助瞄準(zhǔn)標(biāo)志，輔助瞄準(zhǔn)標(biāo)志的中心與從GNSS天線相位中心的連線與從GNSS天線的軸線重合，從GNSS天線與輔助瞄準(zhǔn)標(biāo)志的組合架設(shè)在三腳架或連桿上，調(diào)節(jié)底座，使得從GNSS天線保持水平；

S3.雙天線導(dǎo)航信號接收

兩個GNSS天線的信號分別經(jīng)過射頻電路處理轉(zhuǎn)換為中頻信號，再由A/D轉(zhuǎn)換將模擬信號采樣為數(shù)字信號；對數(shù)字信號進行捕獲、跟蹤和解調(diào)，獲取對應(yīng)的偽距、載波相位和電文原始觀測數(shù)據(jù)；

S4.衛(wèi)星基線定向解算