[發(fā)明專利]一種室內(nèi)GPS系統(tǒng)精度檢測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510568121.0
• 申請日: 2015-09-08
• 公開（公告）號: CN105203995B
• 公開（公告）日: 2019-03-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 湯亮;賈永;牟小剛;涂俊峰;唐強(qiáng);胡錦昌;任永杰;邾繼貴
• 申請（專利權(quán)）人: 北京控制工程研究所
• 主分類號: G01S5/16
• 分類號: G01S5/16
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 陳鵬

1.一種室內(nèi)GPS系統(tǒng)精度檢測方法，其特征在于包括如下步驟：

(1)在室內(nèi)測量試驗(yàn)現(xiàn)場放置n個(gè)激光發(fā)射器，記為激光發(fā)射器i，i＝1，2，3…n，在測量棒的兩端放置激光跟蹤儀靶球，在測量棒的中間點(diǎn)放置室內(nèi)GPS系統(tǒng)中的激光接收器，使測量棒通過支架連接在底盤上，底盤通過氣墊和花崗巖平臺接觸，其中，底盤可以在水平平臺上自由移動，測量棒、水平平臺與底盤均與水平面平行，n為激光發(fā)射器個(gè)數(shù)，2個(gè)激光跟蹤儀靶球分別記為激光跟蹤儀靶球1、激光跟蹤儀靶球2；其中，一種室內(nèi)GPS系統(tǒng)精度檢測方法適用于動態(tài)精度測量；

(2)令測量棒通過支架在水平平臺上自由移動，令n個(gè)激光發(fā)射器勻速自轉(zhuǎn)，激光發(fā)射器i在自轉(zhuǎn)周期T_i的起始時(shí)刻發(fā)送同步光脈沖，同時(shí)在自轉(zhuǎn)周期T_i內(nèi)還發(fā)送兩束掃描光脈沖，同時(shí)在自轉(zhuǎn)周期T_i過程中不間斷使用激光跟蹤儀測量測量棒兩端的激光跟蹤儀靶球1、激光跟蹤儀靶球2的位置，得到激光跟蹤儀靶球1、激光跟蹤儀靶球2的所有測量時(shí)刻，并分別記為t_m1、t_m2、t_m3…t_mj，其中，n個(gè)激光發(fā)射器的自轉(zhuǎn)周期分別記為T₁、T₂、T₃…T_n，同步光脈沖、掃描光脈沖為光平面信號，激光發(fā)射器i的同步光脈沖、兩束掃描光脈沖的角度信息各不相同且n個(gè)激光發(fā)射器的同步光脈沖、兩束掃描光脈沖角度信息各不相同，角度信息為光平面信號與水平面的垂直面的夾角，j為正整數(shù)，激光跟蹤儀第j次測量得到激光跟蹤儀靶球1、激光跟蹤儀靶球2時(shí)刻為t_mj，位置為(x'_j,y'_j,z'_j)、(x”_j,y”_j,z”_j)；

(3)令激光接收器將接收到的多個(gè)激光發(fā)射器發(fā)送的同步光脈沖及掃描光脈沖分別轉(zhuǎn)換為同步電脈沖及掃描電脈沖信號，然后以統(tǒng)一的計(jì)時(shí)基準(zhǔn)對激光發(fā)射器i的同步電脈沖及掃描電脈沖信號按照激光發(fā)射器i的自轉(zhuǎn)周期T_i進(jìn)行匹配計(jì)時(shí)，對于激光發(fā)射器i，將激光接收器接收到激光發(fā)射器i的同步光脈沖的時(shí)刻記為t₀，將激光接收器分別接收到激光發(fā)射器i的兩束掃描光脈沖的時(shí)刻分別記為t₁、t₂，得到在自轉(zhuǎn)周期T_i內(nèi)激光發(fā)射器i掃過激光接收器時(shí)的旋轉(zhuǎn)角度θ_1i、θ_2i分別為

將t₀作為激光發(fā)射器i的時(shí)間戳；所述的統(tǒng)一的計(jì)時(shí)基準(zhǔn)為室內(nèi)GPS系統(tǒng)中信號處理器的內(nèi)部晶振；

(4)建立wMPS坐標(biāo)系，然后在wMPS坐標(biāo)系中對激光發(fā)射器i的兩束掃描光平面的平面方程系數(shù)進(jìn)行標(biāo)定，并分別記為(a_1i，b_1i，c_1i，d_1i)與(a_2i，b_2i，c_2i，d_2i)，對激光發(fā)射器k的兩束光平面的平面方程系數(shù)進(jìn)行標(biāo)定，并分別記為(a_1k，b_1k，c_1k，d_1k)與(a_2k，b_2k，c_2k，d_2k)，進(jìn)而得到激光接收器在t_pj時(shí)刻的坐標(biāo)P_j(x_j，y_j，z_j)，其中，k＝1，2，3...n，得到(x_j，y_j，z_j)可由下式求得(a_1i cos(θ_1i)-b_1i sin(θ_1i))x_j+(a_1i sin(θ_1i)+b_1i cos(θ_1i))y_j+c_1iz_j+d_1i＝0(a_2i cos(θ₂i)-b_2i sin(θ_2i))x_j+(a_2i sin(θ_2i)+b_2i cos(θ_2i))y_j+c_2iz_j+d_2i＝0(a_1k cos(θ_1k)-b_1k sin(θ_1k))x_j+(a_1k sin(θ_1k)+b_1k cos(θ_1k))y_j+c_1kz_j+d_1k＝0

(a_2k cos(θ_2k)-b_2k sin(θ_2k))x_j+(a_2k sin(θ_2k)+b_2k cos(θ_2k))y_j+c_2kz_j+d_2k＝0；

t_pj為激光接收器接收到的所有激光發(fā)射器的時(shí)間戳的均值；其中，wMPS坐標(biāo)系的Z軸豎直向上，Z軸與激光發(fā)射器1的第一束同步光脈沖的交點(diǎn)為原點(diǎn)，XOY平面過原點(diǎn)并垂直于Z軸，第一束同步光脈沖與XOY平面的交線為X軸，Y軸指向根據(jù)右手定則確定；

(5)在t_m1、t_m2、t_m3...t_mj中尋找與t_pj時(shí)刻最接近的時(shí)刻，并記為t_mq，得到激光跟蹤儀第q次測量得到激光跟蹤儀靶球1、激光跟蹤儀靶球2位置(x′_q，y′_q，z′_q)、(x″_q，y″_q，z″_q)，

進(jìn)而計(jì)算測量棒中間點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)位置(x，y，z)為

(6)使用步驟(5)得到的測量棒中間點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)位置(x,y,z)與室內(nèi)GPS系統(tǒng)測量計(jì)算得到的t_pj時(shí)刻測量棒中間點(diǎn)坐標(biāo)P_j(x_j,y_j,z_j)計(jì)算當(dāng)前室內(nèi)GPS系統(tǒng)精度p為

如果p不大于0.3，則當(dāng)前室內(nèi)GPS系統(tǒng)可用，如果p大于0.3，則當(dāng)前室內(nèi)GPS系統(tǒng)不可用。