一种卫星导航定位精度检定设备及方法技术

本发明专利技术公开了一种卫星导航定位精度检定设备，包括主体仪器和测量数据处理单元，主体仪器包括方位座以及相对方位座作方位回转运动的线性运动平台；方位座包括方位壳体、方位轴系、导电滑环、方位驱动电机、方位角度传感器和基准棱镜装置；线性运动平台包括支架壳体、动平衡机构、平移传感器和、导轨和平移驱动电机，导轨的上端设置有待检设备安装平台；还公开了对卫星导航定位精度的检定方法；本发明专利技术通过构建

Equipment and method for verifying accuracy of satellite navigation and positioning

The invention discloses a satellite navigation positioning precision verification equipment, including the main instrument and the measurement data processing unit. The main instrument includes the azimuth seat and the linear motion platform of the azimuth rotation movement, and the azimuth seat includes the azimuth shell, the azimuth axis, the conductive slip ring, azimuth drive motor, and azimuth angle. The linear motion platform includes the bracket shell, the dynamic balance mechanism, the translation sensor and the guide and translation drive motor. The upper end of the guide rail is set up to be installed, and the calibration method for the positioning accuracy of the satellite navigation is also disclosed.

【技术实现步骤摘要】
一种卫星导航定位精度检定设备及方法
本专利技术属于卫星导航定位精度检定
，具体涉及一种适于实时、高精度卫星导航定位精度检定设备，以及其对导航定位精度的检定方法。
技术介绍
全球卫星导航定位系统是导航产品中最常见的设备。在我们的日常生活中已得到了广泛应用，从移动电话到个人导航设备，在电子世界的每一个角落都可以看到卫星导航的身影。卫星导航技术正在迅速地向新领域扩展，并在我们生活中扮演着越来越重要的角色。卫星导航技术变得越来越普及的同时，定位精度的检测就越发重要。然而，卫星导航定位精度检定设备技术存在如下不足之处：美国，联邦大地控制测量委员会FGCC检定场，虽然在国际上有较高影响力，但是不能检定动态定位指标；我国的沙河检定场、房山检定场、徐水检定场，不能检定动态定位指标；美国堪萨斯州立大学的R.K.Talor等人设计了一个800米长的东西方向的铁轨，检测卫导接收机的动态定位指标，只能固定使用；我国信息工程大学许其凤院士等人利用数字摄影测量定位方法创造性地实现了接收机的动态检测，建立了完整的动态检测装置，但是受限于摄影测量定位，硬件投入大；我国信息工程大学郝金明教授等人采用全站仪对卫导定位精度进行检定，其精度较差，只能达到厘米级精度。
技术实现思路
本专利技术的目的之一在于根据现有技术的不足，提供一种卫星导航定位精度检定设备，其通过构建极坐标系，采用莫尔条纹测量距离、采用角度传感器测量角度，进而实现目标在局部坐标系下的高精度测量，再转换到卫星导航设备所在的坐标系下，从而实现对卫星导航设备定位精度的检定。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种卫星导航定位精度检定设备，包括主体仪器和测量数据处理单元，所述的主体仪器包括方位座以及相对方位座作方位回转运动的线性运动平台；所述的方位座主要完成方位角测量，并提供基准棱镜的安装接口，包括作为安装基础的方位壳体、方位驱动电机、方位角度传感器、方位轴系、基准棱镜装置和导电滑环；所述的方位轴系安装在方位壳体上，用于实现方位转动，同时承载方位驱动电机、方位角度传感器和导电滑环；所述的方位驱动电机安装在方位轴系上，用于根据方位角度传感器所测得的方位角度，使得方位座在方位方向上转动到指定位置，其驱动信号由测量数据处理单元通过所述导电滑环输入；所述的方位角度传感器安装在方位轴系上并与所述方位驱动电机同轴安装，用于对待测量对象相对于基准棱镜装置方位基准法线的方位角度进行测量，并将其信号传递给测量数据处理单元；所述的导电滑环嵌入在方位轴系内，用于在方位驱动电机、方位角度传感器、平移传感器与测量数据处理单元之间实现电气信号的连接；所述的基准棱镜装置安装在方位座上端侧面，用于为将设备所测得的长度量和角度值转换为同一坐标系的数值而建立坐标系基准；所述的线性运动平台主要完成长度测量，包括平移驱动电机、平移传感器、导轨、动平衡机构和作为安装基础的支架壳体；所述的测量数据处理单元用于对设备所测得的数据进行采样，并基于所建立的坐标系基准，将这些数据转换为同一坐标系的数值，接着将其中的长度值和方位角度换算成相应的电气驱动信号，并分别传递至平移驱动电机和方位驱动电机以完成对待测量对象的对准，最后根据各个传感器共同所反馈的偏移量，由此计算出设备所搭载载体的位置。所述的一种卫星导航定位精度检定设备，其动平衡机构与支架壳体之间设置有与导轨相平行的动平衡导轨。所述的一种卫星导航定位精度检定设备，其平移传感器为光栅尺。所述的一种卫星导航定位精度检定设备，其测量数据处理单元的数据采集方式为脉冲触发方式。所述的一种卫星导航定位精度检定设备，其方位壳体为不锈钢件。本专利技术的目的之二在于提供上述检定设备的检定方法，其工作流程包括以下步骤：a、精确测绘方位标和参考原点的位置，设置固定地基和安装接口，便于以后重复使用；b、利用方位标精确标定方位零位，记录参考原点在WGS-84坐标系或CGCS2000坐标系下的位置；c、以参考原点为坐标原点，X轴在坐标原点水平面内，指向正东方向，Y轴为过坐标原点的指向天文北，Z轴按右手法则确定，指向朝上，建立东-北-天垂线测量坐标系；d、将待检设备放置在参考原点处，记录其定位位置；e、控制线性运动平台按照设定的轨迹进行运动，在设定的一系列采样点上同步采集待检设备的数据和系统的数据；f、将转换到WGS-84坐标系或CGCS2000坐标系后得到真值，将其与进行比对即可得出待检设备的定位精度。其中，步骤e中待检设备的运动范围在半径为1m的圆内。本专利技术的有益效果是：1、通过构建极坐标系，采用莫尔条纹测量距离、采用方位角度传感器测量角度，进而实现目标在局部坐标系下的高精度测量，能够检定卫星导航动态定位精度，明显地提高测量效率并达到实时程度的连续数据输出。2、通过采用基准棱镜装置作为基准来建立统一坐标系，这样能够以简单易行的方式将主体仪器的测量数据予以统一，由此便于后期的运算处理及反馈过程。3、由于通过脉冲触发方式来实现数据采集过程，相应地，能够根据触发脉冲输出瞬时的载体姿态和航向，相应实现高效率操作。附图说明图1是本专利技术卫星导航定位精度检定设备的主视图；图2是本专利技术卫星导航定位精度检定设备的侧视图；图3是本专利技术卫星导航定位精度检定设备的工作流程示意图。各附图标记为：11—方位驱动电机，12—方位角度传感器，13—方位轴系，14—方位壳体，15—基准棱镜装置，16—导电滑环，21—平移驱动电机，22—平移传感器，23—导轨，24—动平衡机构，25—支架壳体。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步详细说明。参照图1、图2所示，本专利技术公开了一种卫星导航定位精度检定设备，包括主体仪器和测量数据处理单元，所述的主体仪器包括方位座以及设置在方位座顶端相对方位座作方位回转运动的线性运动平台。方位座的构造可以呈不同的具体形式，在本专利技术的具体实施例中，所述的方位座包括方位壳体14和设置在方位壳体14内部的方位轴系13，所述的方位轴系13包括固定连接在方位壳体14上的轴座和相对轴座作回转运动的回转轴，所述的方位轴系13用于实现方位转动。所述的回转轴上套设有与轴座固定连接的导电滑环16，所述的回转轴上还同轴设置有分别与导电滑环16相连接的方位驱动电机11和方位角度传感器12，所述的方位壳体14上端侧面设置有与导电滑环16相连接的基准棱镜装置15，所述的基准棱镜装置15用于为待检设备所测得的长度量和角度值转换为同一坐标系的数值而建立的坐标系基准，所述的测量数据处理单元设置在方位壳体14内部并与导电滑环16相连接。所述的方位驱动电机11安装在方位轴系13上，用于根据方位角度传感器12所测得的方位角度，使得回转轴在方位方向上转动到指定位置，其驱动信号由测量数据处理单元通过所述的导电滑环16输入。所述的方位角度传感器12安装在方位轴系13上并与所述的方位驱动电机11同轴安装，用于对待检设备相对于基准棱镜装置15方位基准法线的方位角度进行测量，并将其信号传递给测量数据处理单元。所述的方位壳体14为不锈钢件，这样与铸铁或铝合金材料相比，能够同时减轻重量并保证适当的刚性，此外使得方位座在恶劣环境下也能获得良好的保护性能。所述的方位壳体14作为整体设备的安装基础，譬如呈大致的圆柱形，对整体装置起着支撑和框架作用。线性运动平台作为平本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种卫星导航定位精度检定设备，其特征在于，包括主体仪器和测量数据处理单元，所述的主体仪器包括方位座以及相对方位座作方位回转运动的线性运动平台；所述的方位座主要完成方位角测量，并提供基准棱镜的安装接口，包括作为安装基础的方位壳体（14）、方位驱动电机（11）、方位角度传感器（12）、方位轴系（13）、基准棱镜装置（15）和导电滑环（16）；所述的方位轴系（13）安装在方位壳体（14）上，用于实现方位转动，同时承载方位驱动电机（11）、方位角度传感器（12）和导电滑环（16）；所述的方位驱动电机（11）安装在方位轴系（13）上，用于根据方位角度传感器（12）所测得的方位角度，使得方位座在方位方向上转动到指定位置，其驱动信号由测量数据处理单元通过所述导电滑环（16）输入；所述的方位角度传感器（12）安装在方位轴系（13）上并与所述方位驱动电机（11）同轴安装，用于对待测量对象相对于基准棱镜装置（15）方位基准法线的方位角度进行测量，并将其信号传递给测量数据处理单元；所述的导电滑环（16）嵌入在方位轴系（13）内，用于在方位驱动电机（11）、方位角度传感器（12）、平移传感器（22）与测量数据处理单元之间实现电气信号的连接；所述的基准棱镜装置（15）安装在方位座上端侧面，用于为将设备所测得的长度量和角度值转换为同一坐标系的数值而建立坐标系基准；所述的线性运动平台主要完成长度测量，包括平移驱动电机（21）、平移传感器（22）、导轨（23）、动平衡机构（24）和作为安装基础的支架壳体（25）；所述的测量数据处理单元用于对设备所测得的数据进行采样，并基于所建立的坐标系基准，将这些数据转换为同一坐标系的数值，接着将其中的长度值和方位角度换算成相应的电气驱动信号，并分别传递至平移驱动电机（21）和方位驱动电机（11）以完成对待测量对象的对准，最后根据各个传感器共同所反馈的偏移量，由此计算出设备所搭载载体的位置。...

【技术特征摘要】
1.一种卫星导航定位精度检定设备，其特征在于，包括主体仪器和测量数据处理单元，所述的主体仪器包括方位座以及相对方位座作方位回转运动的线性运动平台；所述的方位座主要完成方位角测量，并提供基准棱镜的安装接口，包括作为安装基础的方位壳体（14）、方位驱动电机（11）、方位角度传感器（12）、方位轴系（13）、基准棱镜装置（15）和导电滑环（16）；所述的方位轴系（13）安装在方位壳体（14）上，用于实现方位转动，同时承载方位驱动电机（11）、方位角度传感器（12）和导电滑环（16）；所述的方位驱动电机（11）安装在方位轴系（13）上，用于根据方位角度传感器（12）所测得的方位角度，使得方位座在方位方向上转动到指定位置，其驱动信号由测量数据处理单元通过所述导电滑环（16）输入；所述的方位角度传感器（12）安装在方位轴系（13）上并与所述方位驱动电机（11）同轴安装，用于对待测量对象相对于基准棱镜装置（15）方位基准法线的方位角度进行测量，并将其信号传递给测量数据处理单元；所述的导电滑环（16）嵌入在方位轴系（13）内，用于在方位驱动电机（11）、方位角度传感器（12）、平移传感器（22）与测量数据处理单元之间实现电气信号的连接；所述的基准棱镜装置（15）安装在方位座上端侧面，用于为将设备所测得的长度量和角度值转换为同一坐标系的数值而建立坐标系基准；所述的线性运动平台主要完成长度测量，包括平移驱动电机（21）、平移传感器（22）、导轨（23）、动平衡机构（24）和作为安装基础的支架壳体（25）；所述的测量数据处理单元用于对设备所测得的数据进行采样，并基于所建立的坐标系基准，将这些数据转换为同一坐标系的数值，接着将其中的长度值和方...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹志，曹尚，李松坤，莫运安，李临，冯应峰，陈琳，
申请(专利权)人：武汉华中天纬测控有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42