专利名称：三点差分gps动态定向准确度校准方法
技术领域：
本发明属于几何量计量校准领域，具体涉及三点差分GPS动态测量方位角准确度的校准方法。
背景技术：
“差分GPS定向”是指用GPS接收机分别测出相隔一定距离地面两点的经度、纬度和高程，进行差分，算出该两点联线的大地方位角。两点的距离越远，则两点的经、纬度差值越大，得出的方位角的准确度也越高；“差分”并能消减定位中的公共误差，如卫星轨道误差，卫星钟差，电离层效应，对流层效应等，提高定向准确度。差分GPS定向准确度高；适用范围广，能适应远距离，高低温，强阳光，冰雪等环境条件(但需防雷击)，机动性强，携带使用方便，不需事先设置测量标等固定设施；而且具有 良好的动态性能，能用于运动状态的定向。“三点差分GPS动态定向”原理如图I所示。“三点差分GPS动态定向”是指利用三台GPS接收机，其中一台为GPS固定站，工作中固定不动，两台为GPS运动站，可以放置于运动的载体上，实时测出两运动站点的大地经纬度和高程，然后解算出这两点连线的大地方位角。“三点差分GPS定向”的静态定向准确度，可以用已知大地方位角的基线网进行校准，但是动态定向准确度的校准，至今仍是个难题。国内也没有相应的校准方法，而且GPS接收机的技术资料中没有给出动态参数相对应的动态精度指标，这就限制了 GPS技术在动态领域中的应用，为此，准确、方便、快速进行GPS差分定向动态准确度的校准方法是当前急需解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种准确、方便、快速的三点差分GPS动态定向准确度校准方法。实现本发明目的的技术方案一种三点差分GPS动态定向准确度校准方法，其包括如下步骤(a)先设置GPS固定站，即在三脚架上装GPS固定站的天线，GPS固定站的天线连接GPS固定站的接收机，GPS固定站的接收机连接发射电台；再设置两个间距为IOm IOOm的GPS运动站和GPS运动参考站；在电动导轨一上放置GPS运动站的GPS天线，电动导轨一架设在GPS运动站基准点i上，GPS运动站的GPS天线连接GPS运动站的接收机,GPS运动站的接收机连接接收电台和计算机；在电动导轨二上设置GPS运动参考站的GPS天线，电动导轨二架设在GPS运动参考站基准点j上，GPS运动参考站的GPS天线连接GPS运动参考站的接收机，GPS运动参考站的接收机连接接收电台和计算机；测得GPS运动站基准点i和GPS运动参考站基准点j连线的大地方位角，作为定向基准Atl;(b)由GPS固定站的接收机通过GPS固定站的天线接收卫星信号，并通过发射电台不断向GPS运动站和GPS运动参考站发射提供差分数据；GPS运动站的接收机通过GPS运动站的GPS天线接收卫星信号，并通过接收电台接收GPS固定站的差分数据；GPS运动参考站的接收机通过GPS运动参考站的GPS天线接收卫星信号，并通过接收电台接收GPS固定站的差分数据；
GPS运动站的GPS天线和GPS运动参考站的GPS天线分别在电动导轨一和电动导轨二上作直线运行，并且GPS运动站的GPS天线和GPS运动参考站的GPS天线运动状态一致；GPS运动站的GPS天线和GPS运动参考站的GPS天线接收GPS固定站的差分数据，实时输出定位数据；计算机采集GPS运动站的GPS天线和GPS运动参考站的GPS天线的定位数据，实时解算出GPS运动站基准点i和GPS运动参考站基准点j连线的大地方位角A1 ；采样时刻采集的大地方位角A1与已知的两基准点的方位角Atl进行比较，即得出三点差分GPS动态定向误差Λ A，按下式计算AA = A1-A0多次测量，计算得到三点差分GPS动态定向准确度。如上所述的一种三点差分GPS动态定向准确度校准方法,其所述的电动导轨一和电动导轨二结构相同并由一个电机控制。本发明的效果在于本发明只需在野外无信号遮挡的地方建立两个相距IO-IOOm左右的大地定位基准点，通过这两点的定位数据计算出其连线的方位角作为定向基准，基准建立方便。本发明使用的硬件设备只需要两台一样的电动导轨，用来模拟两台GPS运动站在刚体上运动，解决了大运动载体不易制作的难题。电动导轨的速度可调，对于不同速度的使用状态，只需对导轨进行调速，即可满足要求，不需更换设备。
图I为三点差分GPS动态定向原理图；图2为三点差分GPS动态定向校准示意图；图中I. GPS运动站的GPS天线；2.电动导轨一 ；3. GPS运动站基准点i ;4. GPS运动参考站的GPS天线；5.电动导轨二 ；6. GPS运动参考站基准点j ；7.三脚架；8. GPS固定站。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本发明所述的三点差分GPS动态定向准确度校准方法作进一步描述。如图2所示，本发明所述的三点差分GPS动态定向准确度校准方法包括如下步骤(a)先设置GPS固定站8，即在三脚架7上装GPS固定站的天线，GPS固定站的天线连接GPS固定站的接收机，GPS固定站的接收机连接发射电台；再设置两个间距为IOm IOOm (例如IOm或100m)的GPS运动站和GPS运动参考站；在电动导轨一 2上放置GPS运动站的GPS天线I，电动导轨一 2架设在GPS运动站基准点i3上，GPS运动站的GPS天线I连接GPS运动站的接收机，GPS运动站的接收机连接接收电台和计算机；在电动导轨二 5上设置GPS运动参考站的GPS天线4，电动导轨二 5架设在GPS运动参考站基准点j6上，GPS运动参考站的GPS天线4连接GPS运动参考站的接收机，GPS运动参考站的接收机连接接收电台和计算机；测得GPS运动站基准点i3和GPS运动参考站基准点j6连线的大地方位角，作为定向基准Aci ；(b)由GPS固定站的接收机通过GPS固定站的天线接收卫星信号，并通过发射电台不断向GPS运动站和GPS运动参考站发射提供差分数据； GPS运动站的接收机通过GPS运动站的GPS天线I接收卫星信号，并通过接收电台接收GPS固定站的差分数据；GPS运动参考站的接收机通过GPS运动参考站的GPS天线4接收卫星信号，并通过接收电台接收GPS固定站的差分数据；GPS运动站的GPS天线I和GPS运动参考站的GPS天线4分别在电动导轨一 2和电动导轨二 5上作直线运行，并且GPS运动站的GPS天线I和GPS运动参考站的GPS天线4运动状态一致；GPS运动站的GPS天线I和GPS运动参考站的GPS天线4接收GPS固定站7的差分数据，实时输出定位数据；计算机采集GPS运动站的GPS天线I和GPS运动参考站的GPS天线4的定位数据，实时解算出GPS运动站基准点i3和GPS运动参考站基准点j6连线的大地方位角A1 ；采样时刻采集的大地方位角A1与已知的两基准点的方位角Atl进行比较，即得出三点差分GPS动态定向误差Λ A，按下式计算ΔΑ = A1-A0多次测量，计算得到三点差分GPS动态定向准确度。上述电动导轨一 2和电动导轨二 5结构相同并且速度可调，由一个电机控制。如图I所示，本发明三点差分GPS动态定向时，固定站一旦设置完成，即固定不动，不断向两台运动站提供差分数据；两运动站放置于运动载体上，接收固定站的差分信息，实时输出高精度的定位数据；计算机采集两台GPS运动站的定位数据，实时解算出两运动站点连线的大地方位角，实现动态定向。本发明三点差分GPS定向校准方案如图2所示。三点差分GPS定向中，受GPS定位精度的限制，两运动站连线的基线太短，定向准确度不高，要提高定向精度，就需要增大GPS运动站间基线的距离，为了保证动态定向精度，使用中要求两台GPS运动站点的距离尽量远。但受运动载体长度限制，一般在运动载体上的架设距离为10-100m。结合具体使用情况，校准中采用两个相距IO-IOOm的一等天文点，两点连线的精确方位角作为方位基准。动态定向校准时，为了模拟运动载体的运动，在两个一等天文点上放置两个相同的电动导轨。为保证GPS运动站天线运动状态一致，需要两台一样的导轨。两个电动导轨由一个电机控制器控制，同时启动，停止，可模拟一个载体运动。
权利要求
1.一种三点差分GPS动态定向准确度校准方法，其特征在于该方法包括如下步骤 (a)先设置GPS固定站(8)，即在三脚架(7 )上装GPS固定站的天线，GPS固定站的天线连接GPS固定站的接收机，GPS固定站的接收机连接发射电台； 再设置两个间距为IOm IOOm的GPS运动站和GPS运动参考站；在电动导轨一(2)上放置GPS运动站的GPS天线(1)，电动导轨一(2)架设在GPS运动站基准点i (3)上，GPS运动站的GPS天线(I)连接GPS运动站的接收机，GPS运动站的接收机连接接收电台和计算机；在电动导轨二(5)上设置GPS运动参考站的GPS天线(4)，电动导轨二(5)架设在GPS运动参考站基准点j (6)上，GPS运动参考站的GPS天线(4)连接GPS运动参考站的接收机，GPS运动参考站的接收机连接接收电台和计算机； 测得GPS运动站基准点i (3)和GPS运动参考站基准点j (6)连线的大地方位角，作为定向基准Aci ； (b)由GPS固定站的接收机通过GPS固定站的天线接收卫星信号，并通过发射电台不断向GPS运动站和GPS运动参考站发射提供差分数据； GPS运动站的接收机通过GPS运动站的GPS天线(I)接收卫星信号，并通过接收电台接收GPS固定站的差分数据；GPS运动参考站的接收机通过GPS运动参考站的GPS天线(4)接收卫星信号，并通过接收电台接收GPS固定站的差分数据； GPS运动站的GPS天线(I)和GPS运动参考站的GPS天线(4)分别在电动导轨一(2)和电动导轨二(5)上作直线运行，并GPS运动站的GPS天线(I)和GPS运动参考站的GPS天线(4)运动状态一致；GPS运动站的GPS天线(I)和GPS运动参考站的GPS天线(4)接收GPS固定站(7)的差分数据，实时输出定位数据； 计算机采集GPS运动站的GPS天线(I)和GPS运动参考站的GPS天线(4)的定位数据，实时解算出GPS运动站基准点i (3)和GPS运动参考站基准点j (6)连线的大地方位角A1 ; 采样时刻采集的大地方位角A1与已知的两基准点的方位角Atl进行比较，即得出三点差分GPS动态定向误差ΔΑ,按下式计算ΔΑ = A1-A0 多次测量，计算得到三点差分GPS动态定向准确度。
2.根据权利要求I所述的一种三点差分GPS动态定向准确度校准方法，其特征在于所述的电动导轨一(2)和电动导轨二(5)结构相同并且速度可调，由一个电机控制。
全文摘要
本发明提供一种三点差分GPS动态定向准确度校准方法，其先设置GPS固定站，再设置两个间距为10m～100m的GPS运动站和GPS运动参考站；在电动导轨一上放置GPS运动站的GPS天线，在电动导轨二上设置GPS运动参考站的GPS天线；GPS运动站的GPS天线和GPS运动参考站的GPS天线分别在电动导轨一和电动导轨二上作直线运行，并且GPS运动站的GPS天线和GPS运动参考站的GPS天线运动状态一致；多次测量，计算得到三点差分GPS动态定向准确度。本发明基准建立方便，解决了大运动载体不易制作的难题，电动导轨的速度可调，对于不同速度的使用状态，只需对导轨进行调速，即可满足要求，不需更换设备。
文档编号G01C25/00GK102829802SQ20121031905
公开日2012年12月19日 申请日期2012年8月31日 优先权日2012年8月31日
发明者李永刚, 商秋芳, 周玉堂, 张忠武, 赵功伟, 张俊杰, 王蕾 申请人:北京航天计量测试技术研究所, 中国运载火箭技术研究院