用于导航定位系统的动态定位误差测试装置、系统和方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于导航定位系统的动态定位误差测试装置、系统和方法，包括圆形轨道装置、测量装置、测试传感器，其中所述的测量装置和测试传感器均安装到所述的圆形轨道装置上，进行圆周运动。采用了本发明专利技术的用于导航定位系统的动态定位误差测试装置、系统和方法，能实现亚毫米级精度的动态导航系统的精度测试，且相较于现有技术中的方法，具有更低的成本，可以用于评估各类定位技术，可用于测试评估各类绝对定位技术和相对定位技术。

【技术实现步骤摘要】
用于导航定位系统的动态定位误差测试装置、系统和方法
本专利技术涉及地理信息领域，尤其涉及导航定位技术的定位误差测试领域，具体是指一种用于导航定位系统的动态定位误差测试装置、系统和方法。
技术介绍
随着科技的发展，导航定位系统的应用范围越来越广，外界对导航定位系统的定位误差也提出的新的要求。全球导航卫星系统(GNSS)是一种常用的导航定位系统，已被广泛用于高精度定位应用，其中，静态GNSS定位系统的精度评估可以通过已知基线(Lau等人，2015，Quan等人，2016)进行，动态GNSS定位系统的精度评估可以通过GNSS信号模拟器进行，但采用GNSS信号模拟器进行模拟、获取精度评估时，是有其局限性的，即价格较贵，成本高昂，且模拟信号和实际信号可能并不一致。但使用真实数据来评估动态GNSS的定位质量时，则需要建立已知轨迹。现有技术中，有Kechine等人(2004)使用小船来测试GNSS动态定位并假设船的轨迹为直线，该方法面临的问题为所建立的参照轨迹精度不高，并且动态测试平台在某个具体时刻的位置不可知，所以无法评估GNSS动态定位在轨道方向上的误差。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服了上述现有技术的缺点，提供了一种亚毫米级精度的、低成本的用于导航定位系统的动态定位误差测试装置、系统和方法。为了实现上述目的，本专利技术的用于导航定位系统的动态定位误差测试装置、系统和方法具有如下构成：该用于导航定位系统的动态定位误差测试装置，其主要特点是，包括圆形轨道装置、测量装置、测试传感器，且所述的测量装置和测试传感器均安装在所述的圆形轨道装置上，进行圆周运动。较佳地，所述的圆形轨道装置包括相互连接的旋转装置和驱动装置，所述的测量装置和测试传感器均安装在旋转装置的一端，且所述的驱动装置驱动所述的旋转装置绕一竖直轴进行旋转。更佳地，所述的驱动装置通过输出轴连接至所述的旋转装置，所述的旋转装置包括旋臂。更佳地，所述的驱动装置包括电机、电机电源和控制装置，所述的控制装置通过电机电源连接至所述的电机，且所述的控制装置与电机电源之间为有线连接或无线连接。较佳地，所述的测量装置和测试传感器通过固定装置固定到所述的圆形轨道装置，所述的固定装置包括三角支架。较佳地，所述的测量装置包括棱镜，所述的测试传感器包括GNSS天线。具有用于导航定位系统的动态定位误差测试装置的测量系统，其主要特点是，还包括测绘仪器、测试传感器接收机和计算主体，且所述的测绘仪器和所述的测试传感器接收机均连接至所述的计算主体，所述的测试传感器接收机与所述的测试传感器匹配连接，所述的测绘仪器用于获取所述的测量装置进行圆周运动时的圆形轨迹，所述的测试传感器接收机用于接收测试传感器在圆周运动时获取到的位置信息，所述的计算主体用于根据所述的测绘仪器和测试传感器接收机两者获取的数据、信息进行定位误差计算。较佳地，测绘仪器包括全站仪和/或激光扫描仪和/或摄影测量相机，所述的计算主体包括数据记录仪，其中，所述的数据记录仪用以记录所述的测绘仪器和所述的测试传感器接收机两者获取的数据、信息，并记录所述的计算主体的计算结果。基于上述测量系统进行导航定位系统的动态定位误差测试的方法，其主要特点是，所述的方法包括以下步骤：(1)所述的测量装置进行圆周运动，所述的测绘仪器和计算主体获取该测量装置进行圆周运动时的测试圆形轨迹；(2)所述的计算主体根据已获取的测试圆形轨迹，计算获取测试传感器进行圆周运动时的圆形轨迹的理论坐标点集；(3)所述的测试传感器进行圆周运动，并获取其进行圆周运动时的圆形轨迹的位置信息，并通过测试传感器接收机将位置信息发送给所述的计算主体，供所述的计算主机获取该测试传感器进行圆周运动的实际坐标点集；(4)所述的计算主体根据步骤(2)中获取的理论坐标点集和步骤(3)获取的实际坐标点集，评估该导航定位系统的定位误差。较佳地，所述的步骤(1)中的测绘仪器和计算主体获取该测量装置进行圆周运动时的测试圆形轨迹包括以下步骤：(1.1)测绘仪器获取测量装置在进行圆周运动时的测试圆形轨迹上的n个点的位置信息，并将获取到的n个点的位置信息发送至所述的计算主体，所述的计算主体根据获取到的n个点的位置信息计算获取n个点的坐标重心(x0，y0，z0)；(1.2)所述的计算主体根据所述的n个点的坐标重心(x0，y0，z0)获取该n个点相对于坐标重心(x0，y0，z0)的坐标点集(xi,yi,zi)，且1≤i≤n，n≥3，并拟合坐标点集(xi,yi,zi)所在的第一平面；(1.3)所述的计算主体在第一平面拟合该n个点的坐标点集(xi,yi,zi)所在的圆，从而获取测试圆形轨迹。更佳地，所述的步骤(1.2)为：所述的计算主体通过所测得的坐标点集(xi,yi,zi)确定两个特征向量和由和确定坐标点集(xi,yi,zi)所在的第一平面，从而获取坐标点集(xi,yi,zi)在第一平面内的坐标：其中，x'i为坐标点集(xi,yi,zi)在第一平面内的x轴坐标，y'i为坐标点集(xi,yi,zi)在第一平面内的y轴坐标。更佳地，所述的步骤(1.3)为：所述的计算主体基于下列公式，使用最小二乘法在所得第一平面内拟合坐标点集(xi,yi,zi)所在的圆：其中a和b代表拟合圆的圆心在第一平面上的位置，且a为拟合圆的圆心在第一平面上的x轴坐标，b为拟合圆的圆心在第一平面上的y轴坐标，r是拟合圆的半径，其中zi'＝xi'2+yi'2，A＝-2a，B＝-2b，C＝a2+b2-r2。更佳地，所述的步骤(2)包括：所述的计算主体根据以下公式以及步骤(1.3)中获取的测试圆形轨迹，获取测试传感器进行圆周运动时的圆形轨迹的理论坐标点集：其中(xθ,yθ,zθ)为测试传感器的理论坐标点集，且θ＝θ0+ωt，θ0为测试传感器在圆周运动时的初始相位角，ω为所述的测试传感器进行圆周运动时的角速度。更佳地，所述的步骤(4)为：所述的计算主体根据以下公式以及步骤(2)中获取的理论坐标点集和步骤(3)中获取的实际坐标点集，评估该导航定位系统的定位误差:其中E为该导航定位系统的定位误差，(xt,yt,zt)表示所述的测试传感器的实际坐标点集。采用了本专利技术的用于导航定位系统的动态定位误差测试装置、系统和方法，能实现亚毫米级精度的动态导航系统的定位误差测试，且相较于现有技术中的方法，具有更低的成本，可以用于评估各类定位技术，可用于测试评估各类绝对定位技术和相对定位技术。本系统的圆周运动轨迹的设计不仅提高了测试平台的稳定性和可重复性，还可在该旋转装置在无风环境中水平旋转时确定匀速圆周运动的传感器在任意时刻的精确位置，从而消除定位误差评估在轨道方向的误差干扰；同时测量装置可以方便地拆卸和组装，以便于运输，从而实现在不同环境(如多路径环境)中的动态测试。附图说明图1为本专利技术的用于导航定位系统的动态定位误差测试装置的一种实施方式中的结构示意图。图2为本专利技术的用于导航定位系统的动态定位误差测试装置的另一种实施方式中的结构示意图。附图标记1砝码2三角基座3测量装置或测试传感器4蜗轮蜗杆减速箱5三脚架6空心驱动轴7电机8底座9控制装置10可伸缩/拆卸的杆件11承重装置12测试传感器接收机13电源14电机电源15实心驱动轴具体实施方式为了能够更清楚地描述本专利技术的技术内本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于导航定位系统的动态定位误差测试装置，其特征在于，包括圆形轨道装置、测量装置、测试传感器，且所述的测量装置和测试传感器均安装在所述的圆形轨道装置上，进行圆周运动。

【技术特征摘要】
1.一种用于导航定位系统的动态定位误差测试装置，其特征在于，包括圆形轨道装置、测量装置、测试传感器，且所述的测量装置和测试传感器均安装在所述的圆形轨道装置上，进行圆周运动。2.根据权利要求1所述的用于导航定位系统的动态定位误差测试装置，其特征在于，所述的圆形轨道装置包括相互连接的旋转装置和驱动装置，所述的测量装置和测试传感器均安装在旋转装置的一端，且所述的驱动装置驱动所述的旋转装置绕一竖直轴进行旋转。3.根据权利要求2所述的用于导航定位系统的动态定位误差测试装置，其特征在于，所述的驱动装置通过输出轴连接至所述的旋转装置，所述的旋转装置包括旋臂。4.根据权利要求2所述的用于导航定位系统的动态定位误差测试装置，其特征在于，所述的驱动装置包括电机、电机电源和控制装置，所述的控制装置通过电机电源连接至所述的电机，且所述的控制装置与电机电源之间为有线连接或无线连接。5.根据权利要求1所述的用于导航定位系统的动态定位误差测试装置，其特征在于，所述的测量装置和测试传感器通过固定装置安装到所述的圆形轨道装置，所述的固定装置包括三角支架。6.根据权利要求1所述的用于导航定位系统的动态定位误差测试装置，其特征在于，所述的测量装置包括棱镜，所述的测试传感器包括GNSS天线。7.一种具有权利要求1至6中任一项所述的用于导航定位系统的动态定位误差测试装置的测量系统，其特征在于，还包括测绘仪器、测试传感器接收机和计算主体，且所述的测绘仪器和所述的测试传感器接收机均连接至所述的计算主体，所述的测试传感器接收机与所述的测试传感器匹配连接，所述的测绘仪器用于获取所述的测量装置进行圆周运动时的圆形轨迹，所述的测试传感器接收机用于接收测试传感器在圆周运动时获取到的位置信息，所述的计算主体用于根据所述的测绘仪器和测试传感器接收机两者获取的数据、信息进行定位误差计算。8.根据权利要求7所述的具有用于导航定位系统的动态定位误差测试装置的测量系统，其特征在于，测绘仪器包括全站仪和/或激光扫描仪和/或摄影测量相机，所述的计算主体包括数据记录仪，其中，所述的数据记录仪用以记录所述的测绘仪器和所述的测试传感器接收机两者获取的数据、信息，并记录所述的计算主体的计算结果。9.一种基于权利要求7所述的具有用于导航定位系统的动态定位误差测试装置的测量系统进行导航定位系统的动态定位误差测试的方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤：(1)所述的测量装置进行圆周运动，所述的测绘仪器和计算主体获取该测量装置进行圆周运动时的测试圆形轨迹；(2)所述的计算主体根据已获取的测试圆形轨迹，计算获取测试传感器进行圆周运动时的圆周轨迹的理论坐标点集；(3)所述的测试传感器进行圆周运动，并获取其进行圆周运动时的圆周轨迹的位置信息，并通过测试传感器接收机将位置信息发送给所述的计算主体，供所述的计算主机获取该测试传感器进行圆周运动的实际坐标点集；(4)所述的计算主体根据步骤(2)中获取的理论坐标点集和步骤(3)获取的实际坐标点集，评估该导航定位系统的定位误...

【专利技术属性】
技术研发人员：全一明，刘奇源，
申请(专利权)人：全一明，
类型：发明
国别省市：浙江,33