[发明专利]空间定位系统的多发射站实现方法及装置

权利要求书

1.一种空间定位系统的多发射站工作方法，其特征是，步骤如下：

a)对发射站和接收器在全局坐标系下的坐标，发射站外部和内部参数进行配置，所述配置的结果作为已知量；

b)获取发射站转速；

c)根据步骤a)中的已知量计算发射站两个光平面P1、P2扫过接收器时的旋转角度θ₁、θ₂；计算两光平面扫过接收器所用时间t₁、t₂；

d)利用上位机向信号平台发送准备指令；信号产生平台接受指令后，向上位机返回准备信号；

e)上位机接收参数信号，并发送产生信号的开始指令；利用信号平台根据上位机接收的参数信号，产生特定的发射站模拟信号；

f)多个发射站的模拟信号进行混叠，并根据混叠输出结果；

步骤c)中所述计算发射站两个光平面P1、P2扫过接收器时的旋转角度θ₁、θ₂为根据空间定位系统的角度测量和正向坐标计算，具体计算步骤如下：

接收器在发射站坐标系下坐标vr＝[R·(P_Tx-P_Rx)]，其中P_Tx＝[x_T，y_T，z_T]和P_Rx＝[x_R，y_R，z_R]分别为发射站和接收器在全局坐标系下的坐标；R为发射站坐标系相对于全局坐标系的旋转矩阵；令vr＝[vx，vy，vz]，接收器相对于发射站的水平角Az和垂直角El分别为：

旋转角度θ₁、θ₂分别为：

其中，为在全局坐标系下，发射站两个光平面P1、P2与旋转轴z轴的夹角，θ_off为两光平面在旋转方向上的偏离角度。

2.如权利要求1所述的空间定位系统的多发射站工作方法，其特征是，所述外部参数包括：发射站编号、转速、发射站坐标系相对于全局坐标系的旋转矩阵；所述发射站的内部参数包括：发射站两个激光平面P1、P2在空间中的位置和姿态信息。

3.如权利要求1所述的空间定位系统的多发射站工作方法，其特征是，所述步骤c)中计算两光平面扫过接收器所用时间t₁、t₂的计算步骤为：结合已知发射站转速，对所用时间进行计算：

其中speed为发射站转速；

利用Zynq嵌入式平台作为信号发射部分，所述Zynq嵌入式平台包括Zynq处理器系统及复位系统、基于AXI总线的模拟信号产生IP、以及AXI互联矩阵；

所述模拟信号产生IP为利用Zynq平台的内部时钟建立时序约束，利用Zynq的可编程逻辑资源PL部分，在硬件层面上生成周期、脉冲宽度以及相位可调的发射站模拟信号；

所述信号产生IP通过AXI总线协议实现与Zynq平台的处理器系统PS(ProcessingSystem)之间的通信，上位机给定参数时，通过访问不同地址空间，将数据写入该IP内部不同寄存器；AXI互联矩阵，将多个模拟信号产生核IP核挂载至AXI总线上，完成PS部分对多个模拟信号产生IP的参数写入和控制，从而同时产生多个发射站的模拟信号，在硬件层面进行信号混叠，实现一个接收器同时接受到多个发射站信号的实际信号模拟。

4.一种空间定位系统的多发射站实现装置，其特征是，包括设置在计算机中的发射站角度计算控制模块、接收器和Zynq模拟信号产生平台，所述Zynq嵌入式平台包括Zynq处理器系统及复位系统、基于AXI总线的模拟信号产生核IP、以及AXI互联矩阵；所述信号产生IP通过AXI总线协议实现与PS(Processing System)之间的通信，上位机给定参数时，通过访问不同地址空间，将数据写入该IP内部不同寄存器；AXI互联矩阵，将多个模拟信号产生IP核挂载至AXI总线上，完成PS部分对多个模拟信号产生IP的参数写入和控制，从而同时产生多个发射站的模拟信号，在硬件层面进行信号混叠，实现一个接收器同时接受到多个发射站信号的实际信号模拟；发射站角度计算控制模块根据Zynq模拟信号产生平台发出激光扫过接收器的旋转角度计算光平面扫过接收器所用时间；具体步骤如下：

计算发射站两个光平面P1、P2扫过接收器时的旋转角度θ₁、θ₂为根据空间定位系统的角度测量和正向坐标计算，具体计算步骤如下：

接收器在发射站坐标系下坐标vr＝[R·(P_Tx-P_Rx)]，其中P_Tx＝[x_T，y_T，z_T]和P_Rx＝[x_R，y_R，z_R]分别为发射站和接收器在全局坐标系下的坐标；R为发射站坐标系相对于全局坐标系的旋转矩阵；令vr＝[vx，vy，vz]，接收器相对于发射站的水平角Az和垂直角El分别为：

旋转角度θ₁、θ₂分别为：

其中，为在全局坐标系下，发射站两个光平面P1、P2与旋转轴z轴的夹角，θ_off为两光平面在旋转方向上的偏离角度。