[发明专利]一种高精度位置、方位角和俯仰角的组合测量方法及装置

说明书

技术领域

本发明属于定位定向技术领域，涉及一种高精度位置、方位角和俯仰角的组合测量装置。

背景技术

随着国民经济和交通事业的发展，定位定向技术显现出突出重要的地位，尤其在武器系统中它是一个重要组成部分，是提高自行火炮射击精度、快速反应能力和机动性能的主要设备，能够快速为自行火炮、指挥车、前观侦察车和侦察枝射雷达、气象雷达等提供精确的位置和基准方向，并能使自行火炮在射击过程中实现逐发自动复位。

为了真正做到在未来战争中有效地保存自己，同时又准确地打击敌人，实施导弹武器的机动发射已成为导弹作战的一个发展趋势。实施导弹的机动发射，从保障方面来说，首先要解决的一个问题就是发射阵地的快速定位、定向，其定位、定向速度的快慢和精度的高低将直接影响导弹机动发射的速度及命中目标的效果。当前主要的定位定向技术分为两大类。一类是惯性定位定向技术，另一类是基于卫星定位系统(如GPS)定位定向技术。目前，追求快速、高精度正是卫星定位技术研究的一个重要方向，已经有许多成熟的经验、技术。

美国全球定位系统GPS以及俄罗斯的卫星定位系统GLONASS自成功应用以来，已经在为用户提供三维位置、三维速度和时间信息等方面发挥了巨大的作用，应用领域也日趋扩大。GPS和GLONASS载波相位观测量是能达到毫米级测量精度的测量信息，这为武器系统的定向提供了强大的技术基础。应用GPS或GLONASS测量技术进行发射阵地的快速定位、定向具有精度高、设备简单、时间短且不受限制的特点，已成为极有可能取代常规保障方法的一种手段。

目前国内外已经开始采用GPS来研制和开发定位定向装置，但它们一般以GPS系统为基础，使用中卫星数量有限，在受部分遮挡时会无法定位，而且接收机依赖于GP单系统，特殊情况也下会无法工作。本发明装置采用了GPS和俄罗斯GLONASS双系统的接收机为主，同时集成了信标差分技术，确保了系统在GPS受影响时仍然工作，在沿海地区时接收信标差分信号，能提高实时定位精度到1米。

发明内容

为了解决现有技术定位精度还不能满足使用要求的问题，本发明的目的是提供一种三维位置、方位角和俯仰角的组合测量装置及方法。

为达到上述目的，本发明提供一种高精度位置、方位角和俯仰角的组合测量方法，其解决问题的技术方案包括：

步骤1：利用两个卫星接收天线所在的测量标志点构成测量基线；

步骤2：由双系统卫星定位接收机板和信标接收机板分别同步接收第一卫星天线信号和信标天线信号；

步骤3：双系统卫星定位接收机板同步接收信标接收机的数字信号；

步骤4：GPS接收机板同步接收第二卫星天线信号；

步骤5：对第一卫星天线信号、第二卫星天线信号和信标信号进行同步计算来实现对卫星天线所在位置的三维精确测量和天线基线在地理坐标系下的方位角和俯仰角的精确测量。

根据本发明的实施例，所述三维位置和方位角、俯仰角的精确测量，是根据坐标基准转换原理以及坐标投影变换原理，对测量的三维位置和方位角、俯仰角在WGS—84坐标基准和北京54坐标基准之间进行转换，或在空间地理坐标和高斯平面坐标之间进行转换。

根据本发明的实施例，通过对双系统卫星定位接收机板和GPS接收机板的观测数据同步采集，根据采集的载波相位数据、卫星星历数据、伪距数据和多普勒数据，依据载波相位差分的原理，采用顾及残差平方和的方位角、俯仰角两维搜索方法来实现对卫星天线基线的方位角和俯仰角的实时测量。

为达到上述目的，本发明提供一种高精度位置、方位角和俯仰角的组合测量装置，解决技术问题的方案包括：一块GPS+GLONASS双系统卫星定位接收机板、一块GPS接收机板、一块信标接收机板、一台计算机进行集成，盒外安装液晶显示屏和两个卫星接收天线和一个信标接收天线；

系统卫星定位接收机板的第一端与第一卫星接收天线一端电性连接，并进行信号通讯；

双系统卫星定位接收机板的第二端与信标接收机板的第一端电性连接，进行信号通讯；

双系统卫星定位接收机板的第三端与计算机的第一端电性连接，进行信号通讯。

信标接收机板的第二端与信标接收天线的一端电性连接，并进行信号通讯。

GPS接收机板的第一端与第二卫星接收天线的一端电性连接，并进行信号通讯；

GPS接收机板的第二端与计算机的第二端电性连接，进行信号通讯；

液晶显示单元与计算机的第二端电性连接。