一种远距离双天线指向校准方法和系统技术方案

本发明专利技术涉及一种远距离双天线指向校准的方法和系统，属于工程测量技术领域。本发明专利技术首先采用多经纬仪测量系统测量近距离天线上标志点的坐标值，采用全站仪测量系统测量远距离天线上标志点的坐标值；然后根据经纬仪系统和全站仪系统的相对定向和绝对定向将两系统的坐标系统一；再通过测量的标志点得到天线的指向；最后在统一的坐标系下计算两天线指向的夹角，对天线指向进行调整；由于指向夹角为空间夹角，调整时要将空间角分别在水平和竖直方向进行投影，以便对天线进行姿态的调整。本发明专利技术通过多经纬仪和全站仪联合测量系统，将相距较远的两个天线的指向统一到一个坐标系下，直接计算、调整两天线的指向，该方法简单易行。

A long distance dual antenna pointing calibration method and system

The invention relates to a method and a system for long distance dual antenna pointing calibration, which belongs to the technical field of engineering measurement. The invention uses multiple theodolite measuring system near point coordinates mark antenna, antenna measurement by remote measuring system on the mark point coordinates; then according to the relative orientation of theodolite and total station system and absolute orientation coordinate system two system; through the measurement point mark get the antenna; finally calculate the angle between two antenna pointing in a unified coordinate system, the antenna pointing pointing angle adjustment; due to the adjustment of space angle, space angle respectively in horizontal and vertical direction of projection, in order to adjust the attitude of the antenna. Through the combined measuring system of multi theodolite and total station, the direction of two antennas with far distance is unified to a coordinate system, and the direction of two antennas is directly calculated and adjusted. This method is simple and feasible.

【技术实现步骤摘要】
一种远距离双天线指向校准方法和系统
本专利技术涉及一种远距离双天线指向校准的方法和系统，属于工程测量

技术介绍
当前对于天线指向的测量方法主要是采用摄影测量、经纬仪交会测量或全站仪测量等单一的系统，而对于相距较远的两天线的指向夹角，多使用上述方法，并和基准坐标系发生关系，将测得的指向统一于基准坐标系进行计算。使用摄影测量和双经纬仪测量系统不便于与基准坐标系发生关系，并且测量距离较近，使用单一的全站仪测量系统其测量精度又无法满足要求。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于多经纬仪交会测量系统联合全站仪测量系统的远距离双天线指向校准的方法和系统，以实现高精度的轴指向的测量调整方法。在统一坐标系下，充分发挥多经纬仪交会测量精度高、全站仪空间球坐标测量距离远且不受交会角限制的优点。本专利技术的技术方案是：一种远距离双天线指向校准的方法，步骤如下：(1)在空间布设多个经纬仪和一个全站仪，分别在近距离天线和远距离天线上设定能够反映各自指向的标志点；(2)设置定向点，定向点以空间均布方式分布于多个经纬仪和全站仪中间的区域；(3)多个经纬仪和全站仪之间两两互瞄，构成闭合三角形，任意一条互瞄边的(是指闭合三角形的一条边连接的)两台仪器瞄准基准尺，经纬仪和全站仪交会测量步骤(2)设定的定向点，解算完成各仪器相对定向和绝对定向，将多个经纬仪组成的测量系统和全站仪自身组成的全站仪测量系统的坐标系统一；采用多个经纬仪交会测量近距离天线上设定的标志点的坐标值采用全站仪测量远距离天线上设定的标志点的坐标值(4)根据步骤(3)多个经纬仪交会测得的近距离天线上的标志点坐标值和全站仪测得的远距离天线上的标志点坐标值通过远距离天线和近距离天线上设定的标志点，得到远距离天线和近距离天线的指向V1V2；(5)在步骤(3)统一的坐标系下，计算远距离天线和近距离天线指向的夹角，根据设定的夹角指标要求，对远距离天线和近距离天线的指向进行调整，使远距离天线和近距离天线指向的夹角满足夹角指标要求，完成校准。所述步骤(3)中相对定向和绝对定向之后，多个经纬仪中任意互瞄的两个经纬仪测得的近距离天线上设定的标志点的坐标(xo,yo,zo)，即多个经纬仪交会测得的近距离天线上设定的标志点的坐标值，如下：式中，b为互瞄的两个经纬仪的基线长，即两台经纬仪之间的水平间距，h为两台经纬仪的高差，且水平角α、β为：设定两个互瞄的经纬仪分别位于A和B，目标设为P；γAB为A点的经纬仪瞄向B点的经纬仪的方位观测值，γAP为A点的经纬仪瞄向目标P的方位观测值；γBA为B点的经纬仪瞄向A点的经纬仪的方位观测值，γBP为B点的经纬仪瞄向目标P的方位观测值；αAB为A点的经纬仪瞄向B点的经纬仪的俯仰观测值，αAP为A点的经纬仪瞄向目标P的俯仰观测值；αBA为B点的经纬仪瞄向A点的经纬仪的俯仰观测值，αBP为B点的经纬仪瞄向目标P的俯仰观测值。所述步骤(5)中远距离天线和近距离天线指向的夹角为空间夹角，将空间夹角分别在水平和竖直方向进行投影，对远距离天线和近距离天线的指向进行调整。所述步骤(1)多个经纬仪中任意两个经纬仪相对于近距离天线上设定的标志点的交汇角在60°～120°之间。所述步骤(2)多经纬仪和全站仪中任意两台仪器相对于每一个定向点的交会角在60°～120°之间。步骤(2)中定向点数量不少于4个。如果是测基准尺，目标P就是基准尺上的点，如果测天线目标P就是天线上的标志点。一种远距离双天线指向校准的系统，包括：布设模块、设置定向模块、解算模块、天线指向确定模块、校准模块；布设模块，在空间布设多个经纬仪和一个全站仪，分别在近距离天线和远距离天线上设定能够反映各自指向的标志点；设置定向模块，设置定向点，定向点以空间均布方式分布于多个经纬仪和全站仪中间的区域；解算模块，将多个经纬仪和全站仪之间两两互瞄，构成闭合三角网型，任意一条互瞄边的两台仪器瞄准基准尺，经纬仪和全站仪交会测量设定的定向点，解算完成各仪器相对定向和绝对定向，将多个经纬仪组成的测量系统和全站仪自身组成的全站仪测量系统的坐标系统一；采用多个经纬仪交会测量近距离天线上设定的标志点的坐标值采用全站仪测量远距离天线上设定的标志点的坐标值天线指向确定模块，根据多个经纬仪交会测得的近距离天线上的标志点坐标值和全站仪测得的远距离天线上的标志点坐标值通过远距离天线和近距离天线上设定的标志点，得到远距离天线和近距离天线的指向V1V2；校准模块，在统一的坐标系下，计算远距离天线和近距离天线指向的夹角，根据设定的夹角指标要求，对远距离天线和近距离天线的指向进行调整，使远距离天线和近距离天线指向的夹角满足夹角指标要求，完成校准。所述解算模块中相对定向和绝对定向之后，多个经纬仪中任意互瞄的两个经纬仪测得的近距离天线上设定的标志点的坐标(xo,yo,zo)，即多个经纬仪交会测得的近距离天线上设定的标志点的坐标值，如下：式中，b为互瞄的两个经纬仪的基线长，即两台经纬仪之间的水平间距，h为两台经纬仪的高差，且水平角α、β为：设定两个互瞄的经纬仪分别位于A和B，目标设为P；γAB为A点的经纬仪瞄向B点的经纬仪的方位观测值，γAP为A点的经纬仪瞄向目标P的方位观测值；γBA为B点的经纬仪瞄向A点的经纬仪的方位观测值，γBP为B点的经纬仪瞄向目标P的方位观测值；αAB为A点的经纬仪瞄向B点的经纬仪的俯仰观测值，αAP为A点的经纬仪瞄向目标P的俯仰观测值；αBA为B点的经纬仪瞄向A点的经纬仪的俯仰观测值，αBP为B点的经纬仪瞄向目标P的俯仰观测值。所述校准模块中，远距离天线和近距离天线指向的夹角为空间夹角，将空间夹角分别在水平和竖直方向进行投影，对远距离天线和近距离天线的指向进行调整。本专利技术的有益效果是:(1)通过采用联合组网平差模型，实现了多经纬仪交会测量技术和全站仪空间球坐标系测量的联合测量，建立了双天线远距离全局统一三维坐标系；(2)充分发挥多经纬仪交会测量技术三维点坐标测量精度高、全站仪空间球坐标测量距离远且不受交会角限制的优点；(3)突破了现有测量系统功能单一、测量距离近的缺点，成功解决了双天线远距离指向测量的难题；(4)将指向空间夹角进行水平和竖直方向投影，方便天线的姿态的调整。附图说明图1是本专利技术测量方法的流程图；图2是本专利技术的测量原理图。图3是本专利技术中交会测量点坐标原理图；图4是本专利技术的空间夹角投影图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步的说明。本专利技术涉及一种远距离双天线指向校准的方法和系统，采用多经纬仪测量系统测量近距离天线上标志点的坐标值，采用全站仪测量系统测量远距离天线上标志点的坐标值；然后根据经纬仪系统和全站仪系统的相对定向和绝对定向将两系统的坐标系统一；再通过测量的标志点得到天线的指向；最后在统一的坐标系下计算两天线指向的夹角，对天线指向进行调整；由于指向夹角为空间夹角，调整时要将空间角分别在水平和竖直方向进行投影，以便对天线进行姿态的调整。本专利技术通过多经纬仪和全站仪联合测量系统，将相距较远的两个天线的指向统一到一个坐标系下，直接计算、调整两天线的指向，该方法简单易行。1、校准前分别在近距离天线和远距离天线上设定能够反映各自指向的标志点，天线指向通常指天线坐标系的某一指定轴，通过天线上设定的标志点本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种远距离双天线指向校准的方法，其特征在于步骤如下：(1)在空间布设多个经纬仪和一个全站仪，分别在近距离天线和远距离天线上设定能够反映各自指向的标志点；(2)设置定向点，定向点以空间均布方式分布于多个经纬仪和全站仪中间的区域；(3)多个经纬仪和全站仪之间两两互瞄，任意一条互瞄边的两台仪器瞄准基准尺，经纬仪和全站仪交会测量步骤(2)设定的定向点，解算完成各仪器相对定向和绝对定向，将多个经纬仪组成的测量系统和全站仪自身组成的全站仪测量系统的坐标系统一；采用多个经纬仪交会测量近距离天线上设定的标志点的坐标值

【技术特征摘要】
1.一种远距离双天线指向校准的方法，其特征在于步骤如下：(1)在空间布设多个经纬仪和一个全站仪，分别在近距离天线和远距离天线上设定能够反映各自指向的标志点；(2)设置定向点，定向点以空间均布方式分布于多个经纬仪和全站仪中间的区域；(3)多个经纬仪和全站仪之间两两互瞄，任意一条互瞄边的两台仪器瞄准基准尺，经纬仪和全站仪交会测量步骤(2)设定的定向点，解算完成各仪器相对定向和绝对定向，将多个经纬仪组成的测量系统和全站仪自身组成的全站仪测量系统的坐标系统一；采用多个经纬仪交会测量近距离天线上设定的标志点的坐标值采用全站仪测量远距离天线上设定的标志点的坐标值(4)根据步骤(3)多个经纬仪交会测得的近距离天线上的标志点坐标值和全站仪测得的远距离天线上的标志点坐标值通过远距离天线和近距离天线上设定的标志点，得到远距离天线和近距离天线的指向V1V2；(5)在步骤(3)统一的坐标系下，计算远距离天线和近距离天线指向的夹角，根据设定的夹角指标要求，对远距离天线和近距离天线的指向进行调整，使远距离天线和近距离天线指向的夹角满足夹角指标要求，完成校准。2.根据权利要求1所述的一种远距离双天线指向校准的方法，其特征在于，所述步骤(3)中相对定向和绝对定向之后，多个经纬仪中任意互瞄的两个经纬仪测得的近距离天线上设定的标志点的坐标(xo,yo,zo)，即多个经纬仪交会测得的近距离天线上设定的标志点的坐标值，如下：式中，b为互瞄的两个经纬仪的基线长，即两台经纬仪之间的水平间距，h为两台经纬仪的高差，且水平角α、β为：设定两个互瞄的经纬仪分别位于A和B，目标设为P；γAB为A点的经纬仪瞄向B点的经纬仪的方位观测值，γAP为A点的经纬仪瞄向目标P的方位观测值；γBA为B点的经纬仪瞄向A点的经纬仪的方位观测值，γBP为B点的经纬仪瞄向目标P的方位观测值；αAB为A点的经纬仪瞄向B点的经纬仪的俯仰观测值，αAP为A点的经纬仪瞄向目标P的俯仰观测值；αBA为B点的经纬仪瞄向A点的经纬仪的俯仰观测值，αBP为B点的经纬仪瞄向目标P的俯仰观测值。3.根据权利要求1所述的一种远距离双天线指向校准的方法，其特征在于，所述步骤(5)中远距离天线和近距离天线指向的夹角为空间夹角，将空间夹角分别在水平和竖直方向进行投影，对远距离天线和近距离天线的指向进行调整。4.根据权利要求1所述的一种远距离双天线指向校准的方法，其特征在于，所述步骤(1)多个经纬仪中任意两个经纬仪相对于近距离天线上设定的标志点的交汇角在60°～120°之间。5.根据权利要求1所述的一种远距离双天线指向校准的方法，其特征在于，所述步骤(2)多经纬仪和全站仪中任意两台仪器相对于每一个定向点的交会角在60°～120°之间...

【专利技术属性】
技术研发人员：柏宏武，范百兴，刘博学，李丛，蒲理华，王欣宇，杨斌，李冬，姜蕊玲，
申请(专利权)人：西安空间无线电技术研究所，
类型：发明
国别省市：陕西,61