专利名称：一种全球导航卫星系统接收机的制作方法
技术领域：
本申请涉及地理测量技术领域，特别涉及一种全球导航卫星系统接收机。
背景技术：
GNSS (Global Navigation Satellites System,全球导航卫星系统)接收机是在大地测量应用中，测量某一物体在地球的坐标。目前，GNSS接收机包括非手持式GNSS接收机和手持式GNSS接收机。其中最常用的是手持式GNSS接收机，所述手持式GNSS接收机包括对中杆，以及设在主控制板中的卫星接收天线和定位结算模块。上述手持式GNSS接收机的测量原理为首先，获取卫星接收天线的相位中心的经纬度坐标，将经纬度坐标作为被测点的经纬度坐标；其次，获取卫星接收天线的相位中心的高程坐标和对中杆的高程坐标，将两个高程坐标之差作为被测点的高程坐标；最后，将被测 点的经纬度坐标和高程坐标转换为载体坐标系下的直角坐标。为保证卫星接收天线的经纬度坐标与被测点的经纬度坐标相同，在坐标测量过程中，对中杆尖头抵在被测点上，根据调平液泡位置调整对中杆的角度，保持对中杆垂直于卫星接收天线的平面，且轴线通过卫星接收天线的相位中心，以保证卫星接收天线的平面调整到水平位置，且使卫星接收天线的相位中心与被测点重合，从而保证卫星接收天线的经纬度坐标与被测点的经纬度坐标相同，以进一步保证测量准确度。然而，在实际坐标测量过程中，对中杆无法保证与卫星接收天线的平面垂直，使得卫星接收天线的经纬度坐标与北侧点的经纬度坐标不一致，降低了测量准确度。因此，急需提供一种新的全球导航卫星系统接收机，改变现有位置测量方法，提高测量准确度。
实用新型内容有鉴于此，本申请提供一种采用不同于现有位置测量方法的全球导航卫星系统接收机及位置测量方法，以提高测量准确度。为实现上述目的，本申请公开了如下方案本申请提供一种全球导航卫星系统接收机，包括卫星接收天线，还包括安装在所述卫星接收天线背面，光束轴穿过所述卫星接收天线的相位中心，测量所述卫星接收天线与被测点之间在本地坐标系Se下距离的激光测距仪；与所述卫星接收天线相连，用于测量所述卫星接收天线的方位角、俯仰角和横滚角的姿态传感器，所述本地坐标系Sg采用长度单位量纲；与所述卫星接收天线、所述激光测距仪和所述姿态传感器相连，用于获取所述卫星接收天线的相位中心的经纬度坐标和高程坐标，并将所述经纬度坐标和高程坐标转换为本地坐标系Se下的直角坐标，依据所述卫星接收天线与被测点之间距离、方位角、俯仰角和横滚角，得出被测点和相位中心的坐标偏移量，并依据所述坐标偏移量和直角坐标，计算被测点在本地坐标系Se下的直角坐标的主控制板。优选地，还包括安装在所述卫星接收天线背面的摄像头；[0012]与所述主控制板相连的显示屏。优选地，所述姿态传感器包括加速度计、陀螺仪和罗盘中的至少一种。优选地，所述激光测距仪包括激光发射组件和激光接收组件，所述激光发射组件和所述激光接收组件分别与所述主控制板相连。根据本申请提供的具体实施例，本申请公开了以下技术效果本申请所公开的全球导航卫星系统接收机中激光测距仪测量卫星接收天线和被测点之间在本地坐标系Sg下的距离，姿态传感器测量卫星接收天线的方位角、俯仰角和横滚角；主控制板获取所述卫星接收天线的相位中心的经纬度坐标和高程坐标，并将所述经纬度坐标和高程坐标转换为本地坐标系Sg下的直角坐标，依据所述卫星接收天线与被测点之间距离、方位角、俯仰角和横滚角，得出被测点和相位中心的坐标偏移量，并依据所述坐标偏移量和直角坐标，计算所述被测点在本地坐标系Se下的直角坐标。从上述过程可以看出，本申请所公开的全球导航卫星系统接收机改变了现有位置·测量方法，依据被测点和相位中心的坐标偏移量，以及相位中心的直角坐标，测量所述被测点在本地坐标系Se下的直角坐标，从而提高了测量准确度。同时，GNSS接收机省去了对中杆，减小了接收机体积。此外，在测量过程中，无需保证卫星接收天线的经纬度坐标与被测点的经纬度坐标相同，降低操作难度。
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图I为本申请所公开的GNSS接收机的一种结构示意图；图2为本申请所公开的GNSS接收机的另一种结构示意图；图3为本申请公开的位置测量方法的流程图；图4为本申请公开的位置测量方法中载体坐标系S。以及坐标系下方位角、俯仰角和横滚角的示意图；图5为本申请公开的位置测量方法中步骤102的流程图。
具体实施方式
现有GNSS接收机中，对中杆需要垂直于卫星接收天线的平面，且其轴线通过卫星接收天线的相位中心，以保保证卫星接收天线的经纬度坐标与被测点的经纬度坐标相同，以进一步保证测量准确度。然而，在实际坐标测量过程中，对中杆无法保证与卫星接收天线的平面垂直，使得卫星接收天线的经纬度坐标与北侧点的经纬度坐标不一致，降低了测量准确度。因此，本申请公开了一种新的GNSS接收机，改变现有位置测量方法，提高测量准确度。下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。请参阅图1，其示出了本申请所公开的一种GNSS接收机的结构示意图，其可以包括卫星接收天线11、激光测距仪12、姿态传感器(图中未画出)和主控制板(图中未画出)。其中，激光测距仪12安装在卫星接收天线11背面，光束轴穿过卫星接收天线11的相位中心，用于测量卫星接收天线11与被测点之间在本地坐标系Se下的距离。激光测距仪12可以包括激光发射组件和激光接收组件，激光发射组件和激光接收组件分别与主控制板相连。姿态传感器与卫星接收天线11相连，用于测量卫星接收天线11的方位角、俯仰角和横滚角。姿态传感器包括加速度计、陀螺仪和罗盘中的至少一种，通过上述加速度计、陀螺仪和罗盘中的至少一种测量卫星接收天线11的方位角、俯仰角和横滚角。其中所述本地坐标系Se采用长度单位量纲。主控制板与卫星接收天线11、姿态传感器和激光测距仪12相连，用于获取卫星接收天线11的相位中心的经纬度坐标和高程坐标，并将经纬度坐标和高程坐标转换为本地坐标系Se下的直角坐标，依据卫星接收天线11与被测点之间距离、方位角、俯仰角和横滚角，得出被测点和相位中心的坐标偏移量，并依据坐标偏移量和直角坐标，计算所述被测点在本地坐标系Se下的直角坐标。上述GNSS接收机在测量被测点的直角坐标时，首先，调整卫星接收天线11的姿态，使激光测距仪12在被测点表面形成的光点与被测点重合，避免出现测量误差，保证测量准确度。为了便于操作，本申请公开的GNSS接收机还可以包括摄像头和显示屏，如图2所示。图2是以图I为基础，本申请公开的GNSS接收机的另一种结构示意图。其中，摄像头15安装在卫星接收天线11背面。显示屏16与主控制板相连。摄像头15用于拍摄地面影像，并通过主控制板将该影像显示在显示屏16上。操作者观察显示屏上16的影像，调整GNSS接收机的姿态使激光测距仪12在被测点表面形成的光点与被测点重合。上述本申请提供的GNSS接收机的位置测量方法，其流程图请参阅图3，可以包括如下步骤步骤101 :获取所述卫星接收天线的相位中心的经纬度坐标和高程坐标，并将所述经纬度坐标和高程坐标转换为本地坐标系Se下的直角坐标。卫星接收天线的坐标转换采用现有坐标转换方法，对此不再加以阐述。需要说明的是在执行本申请公开的位置测量方法之前，预先调整卫星接收天线的姿态，使激光测距仪在被测点表面形成的光点与被测点重合，避免出现测量误差，保证准确度。步骤102 :测量所述卫星接收天线的方位角、俯仰角和横滚角。在本实施例中，预先定义本地坐标系Se为原点O为地球表面一点,Xe轴平行于原点所在水平面指向地理北极；Ye轴平行于原点所在水平面指向正东方向；Ze轴与XeOYe平面平行且与xe，Ye轴构成右手系；Se采用长度单位量纲，同时定义坐标系Se'和Se"，指向分别和Sg 一致，量纲分别为m/s2和Gauss ；预先定义GNSS接收机的载体坐标系S。为原点O为天线相位中心；X。轴平行于天线平面，沿所述GNSS接收机机身方向指向前方；Y。轴平行于天线平面，且与X。轴正交，方向垂直于所述GNSS接收机机身指向右；Z。轴垂直于XeOY。平面平行且与Xe、Y。构成右手系，所述载体坐标系Sc和所述本地坐标系Sg的初始指向相同，且采用长度单位量纲。同时定义坐标系Se'和Se"，指向和Sc —致，量纲分别为m/s2和Gauss。
定义
权利要求1.一种全球导航卫星系统接收机，包括卫星接收天线，其特征在于，还包括安装在所述卫星接收天线背面，光束轴穿过所述卫星接收天线的相位中心，测量所述卫星接收天线与被测点之间在本地坐标系Se下距离的激光测距仪； 与所述卫星接收天线相连，用于测量所述卫星接收天线的方位角、俯仰角和横滚角的姿态传感器，所述本地坐标系Se采用长度单位量纲； 与所述卫星接收天线、所述激光测距仪和所述姿态传感器相连，用于获取所述卫星接收天线的相位中心的经纬度坐标和高程坐标，并将所述经纬度坐标和高程坐标转换为本地坐标系Se下的直角坐标，依据所述卫星接收天线与被测点之间距离、方位角、俯仰角和横滚角，得出被测点和相位中心的坐标偏移量，并依据所述坐标偏移量和直角坐标，计算被测点在本地坐标系Se下的直角坐标的主控制板。
2.根据权利要求I所述的全球导航卫星系统接收机，其特征在于，还包括安装在所述卫星接收天线背面的摄像头； 与所述主控制板相连的显示屏。
3.根据权利要求I或2所述的全球导航卫星系统接收机，其特征在于，所述姿态传感器包括加速度计、陀螺仪和罗盘中的至少一种。
4.根据权利要求I或2所述的全球导航卫星系统接收机，其特征在于，所述激光测距仪包括激光发射组件和激光接收组件，所述激光发射组件和所述激光接收组件分别与所述主控制板相连。
专利摘要本实用新型公开一种全球导航卫星系统接收机，包括卫星接收天线，还包括激光测距仪；用于测量卫星接收天线的方位角、俯仰角和横滚角的姿态传感器；用于获取卫星接收天线的相位中心的经纬度坐标和高程坐标，并将经纬度坐标和高程坐标转换为本地坐标系SG下的直角坐标，依据卫星接收天线与被测点之间距离、方位角、俯仰角和横滚角，得出被测点和相位中心的坐标偏移量，并依据坐标偏移量和直角坐标，计算被测点在本地坐标系SG下的直角坐标的主控制板。与现有技术相比，提高了测量准确度。同时省去了对中杆，减小了接收机体积。此外，测量过程中，无需保证卫星接收天线的经纬度坐标与被测点的经纬度坐标相同，降低操作难度。
文档编号G01S19/13GK202676915SQ20122003959
公开日2013年1月16日 申请日期2012年2月7日 优先权日2012年2月7日
发明者胡华, 俞江虹, 郁宏伟, 刘峻宁, 毕勤, 韩友东, 姚刚, 李文斌 申请人:上海伽利略导航有限公司