基于北斗卫星导航系统的高精度定位定向设备技术方案

本实用新型专利技术提供了一种基于北斗卫星导航系统的高精度定位定向设备，其结构包括GNSS天线单元、GNSS单元、信息处理及接口转换单元和电源单元；在每个GNSS天线内部均设置北斗天线和GPS天线，北斗天线接收北斗B1、B2频点的北斗导航信号，GPS天线接收GPS的L1、L2频点的GPS导航信号；在GNSS单元内设置有与LNA放大器连接的GNSS导航模块；信息处理及接口转换单元包括MCU微控制模块、接口电平转换芯片和显示模块；电源单元与信息处理及接口转换单元连接。本实用新型专利技术能够实现在遮挡较严重的恶劣环境和高动态情况下的高精度且快速的定位定向，各单元之间工作相对独立，接口关系简捷明了，有助于提高设备的可靠性和可维修性。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种基于卫星导航系统的定位定向设备，具体地说是一种基于北斗卫星导航系统的高精度定位定向设备。
技术介绍
近年来，以北斗和GPS为代表的导航系统应用地越来越广泛。其中，基于GPS卫星系统的定位定向设备在国防和国民经济建设中具有广泛的应用，如应用在航空航天、国防、海洋、港口、勘探、科研院所、驾考培训、机械控制、系统集成、测姿平台和精准农业等行业的高精度定位定向方面，能够实现全球全天候的定位导航。但是，基于GPS卫星系统的定位定向设备在遮挡物复杂的地形、地表中定位信号较弱、测量精度较低，不能完全满足航空航天、海洋勘探等高速发展的行业和不断强大的国防建设对定位定向设备的需求。与GPS卫星导航系统相媲美的北斗卫星导航系统是中国正在实施的自主研发、独立运行的全球卫星导航系统。在我国，北斗卫星导航系统在各行各业有着广泛应用，其具有精度高、安全可靠等优点，另外在遮挡物复杂的地形中信号较强，基于该系统的高精度定位定向设备对我国军事、国民经济建设以及农业、交通等各行业应用有着重要意义。然而，基于该系统的定位定向设备的导航系统覆盖范围较窄，还不能完全覆盖全球范围。
技术实现思路
本技术的目的就是提供一种基于北斗卫星导航系统的高精度定位定向设备，以解决现有的卫星定位定向设备中存在的不能同时兼顾导航系统覆盖范围广和在遮挡物复杂的地形中和高动态情况下测量精度高的问题。本技术是这样实现的：一种基于北斗卫星导航系统的高精度定位定向设备，包括：GNSS天线单元，包括两个设置为双系统四频点一体化的GNSS天线和与每个所述GNSS天线对应连接的LNA放大器，用来接收各频点的信号；在每个所述GNSS天线内部均设置北斗天线和GPS天线，所述北斗天线接收北斗B1、B2频点的北斗导航信号，所述GPS天线接收GPS的L1、L2频点的GPS导航信号；GNSS单元，用于实现实时高精度的无源定位定向，在所述GNSS单元内设置有与所述LNA放大器输出端连接的GNSS导航模块，所述GNSS导航模块根据所述GNSS天线单元提供的原始导航数据通过PVT等算法解算出位置、方向和时间等导航信息；信息处理及接口转换单元，与所述GNSS导航模块的输出端连接，用于接收所述GNSS单元的定位定向数据并将结果发送给外部终端；所述信息处理及接口转换单元包括MCU微控制模块、接口电平转换芯片和显示模块，所述MCU微控制模块的输入端与所述GNSS导航模块输出端连接，所述接口电平转换芯片和所述显示模块与所述MCU微控制模块的输出端连接；以及电源单元，与所述信息处理及接口转换单元连接，用于向定位定向设备提供稳定的电源。所述电源单元包括与外部电源连接的滤波器和连接在所述滤波器输出端与所述MCU微控制模块之间的电平转换模块。所述接口电平转换芯片包括与所述MCU微控制模块输出端连接的接口模块和与所述接口模块输出端连接的通信接口。所述电平转换模块采用DC-DC转换模块。本技术中在每个GNSS天线内部均设置有能够接收北斗B1、B2频点导航信号的北斗天线和接收GPS的L1、L2频点导航信号的GPS天线，在基于北斗卫星导航系统的高精度定位定向设备上设置GPS天线，可以作为导航定位的一个备选以弥补北斗卫星导航系统的不足，在使用本定位定向设备时既可以采用单系统定位定向，也可以采用双系统的联合定位定向。另外，通过两个GNSS天线安置在基线的两端同步观测相同的卫星，以确定基线两端在地球坐标系中的相对位置或基线向量，通过差分技术来抵消公共误差部分，以提高定位定向精度。本技术具有以下优点：1、既可以采用北斗B1/B2、GPSL1/L2双系统进行联合定位定向，也可以进行单系统定位定向。2、支持短、中、长基线，可用于二维定向和三维测姿。3、可直接输出PJK平面坐标，易于各种系统集成及机械控制等。4、支持定制化服务，可以满足不同行业应用的特殊需求。5、高可靠的载波跟踪技术，大大提高了载波精度，为用户提供高质量的原始观测数据。6、智能动态灵敏度定位技术，适应各种环境的变换，适应更加恶劣、更远距离的定位环境。7、全面的兼容的高精简报文，易于数据传输及配套软件的应用开发。8、姿态测量精度优越，能提高静态或动态平台精确的实时航向、俯仰(或横滚)姿态角。本技术能够实现在遮挡较严重的恶劣环境和高动态情况下的高精度且快速的定位定向，其定向精度在最小基线长度(2m)下可达0.1°；此外，本技术中各单元之间工作相对独立，接口关系简捷明了，便于维护，有助于提高设备的可靠性和可维修性。本技术可广泛应用于特种车辆、船舶、港口机械、工程机械、飞机、雷达等平台。附图说明图1是本技术的结构示意图。图2是本技术中GNSS天线的结构示意图。图3是本技术机箱前面板的结构示意图。图4是本技术机箱后面板的结构示意图。图5是本技术单基线天线配置的示意图。图中：1、GNSS天线单元；2、GNSS单元；2-1、GNSS导航模块；3、信息处理及接口转换单元；4、电源单元；4-1、滤波器；4-2、电平转换模块；5、GNSS天线；5-1、北斗天线；5-2、GPS天线；6、LNA放大器；7、MCU微控制模块；8-1、接口模块；8-2、通信接口；9、显示模块；10-1、安装孔；10-2、电源开关按键；10-3、定向数据锁定指示灯；10-4、1PPS信号指示灯；10-5、电源指示灯；11-1、从站GNSS天线电缆接口；11-2、主站GNSS天线电缆接口；11-3、第一通信端口；11-4、第二通信端口；11-5、第三通信端口；11-6、电源接口。具体实施方式如图1所示，一种基于北斗卫星导航系统的高精度定位定向设备，包括GNSS天线单元1、GNSS单元2、信息处理及接口转换单元3和电源单元4。GNSS天线单元1包括两个设置为双系统四频点一体化的GNSS天线5和与每个GNSS天线5对应连接的LNA放大器6，用来接收各频点的信号。在每个GNSS天线5内部均设置北斗天线5-1和GPS天线5-2，北斗天线5-1接收北斗B1、B2频点的北斗导航信号，GPS天线5-2接收GPS的L1、L2频点的GPS导航信号，本实施例中，设置在从基站的CNSS天线为从站GNSS天线，设置在从基站的CNSS天线为主站GNSS天线。GNSS单元2用于实现实时高精度的无源定位定向，在GNSS单元内2设置有与LNA放大器6输出端连接的GNSS导航模块2-1，GNSS导航模块本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于北斗卫星导航系统的高精度定位定向设备，其特征在于，包括：GNSS天线单元，包括两个设置为双系统四频点一体化的GNSS天线和与每个所述GNSS天线对应连接的LNA放大器，用来接收各频点的信号；在每个所述GNSS天线内部均设置北斗天线和GPS天线，所述北斗天线接收北斗B1、B2频点的北斗导航信号，所述GPS天线接收GPS的L1、L2频点的GPS导航信号；GNSS单元，用于实现实时高精度的无源定位定向，在所述GNSS单元内设置有与所述LNA放大器输出端连接的GNSS导航模块，所述GNSS导航模块根据所述GNSS天线单元提供的原始导航数据通过PVT等算法解算出位置、方向和时间等导航信息；信息处理及接口转换单元，与所述GNSS导航模块的输出端连接，用于接收所述GNSS单元的定位定向数据并将结果发送给外部终端；所述信息处理及接口转换单元包括MCU微控制模块、接口电平转换芯片和显示模块，所述MCU微控制模块的输入端与所述GNSS导航模块输出端连接，所述接口电平转换芯片和所述显示模块与所述MCU微控制模块的输出端连接；以及电源单元，与所述信息处理及接口转换单元连接，用于向定位定向设备提供稳定的电源。...

【技术特征摘要】
1.一种基于北斗卫星导航系统的高精度定位定向设备，其特征在于，包括：
GNSS天线单元，包括两个设置为双系统四频点一体化的GNSS天线和与每个所述GNSS天线对应连接的LNA放大器，用来接收各频点的信号；在每个所述GNSS天线内部均设置北斗天线和GPS天线，所述北斗天线接收北斗B1、B2频点的北斗导航信号，所述GPS天线接收GPS的L1、L2频点的GPS导航信号；
GNSS单元，用于实现实时高精度的无源定位定向，在所述GNSS单元内设置有与所述LNA放大器输出端连接的GNSS导航模块，所述GNSS导航模块根据所述GNSS天线单元提供的原始导航数据通过PVT等算法解算出位置、方向和时间等导航信息；
信息处理及接口转换单元，与所述GNSS导航模块的输出端连接，用于接收所述GNSS单元的定位定向数据并将结果发送给外部终端；所述信息处理及接口转换单元包括MCU微...

【专利技术属性】
技术研发人员：李晓东，窦乐星，霍铖溦，曹春辉，田卫东，
申请(专利权)人：石家庄市经纬度科技有限公司，
类型：新型
国别省市：河北;13