一种标定装置的制作方法

本实用新型涉及测控技术领域，特别涉及一种标定装置。

背景技术：

雷达系统由多个子系统和相关探测设备构成，在雷达系统运行过程中，各个分系统、探测设备都必须采用一致且准确的时间信息和雷达天线位置信息。如果在获取观测资料的时候，系统采用的时间信息和位置信息不准确，极有可能导致观测资料不可用。

现有技术中，雷达系统工作时大都依据太阳法实现时间信息和雷达天线位置信息的标定，这种方法首先受太阳本身在天空中位置的影响，测量时间不自由，局限性大，测量精度也得不到精确的保证，进而导致雷达系统获取的观测资料的可靠性降低。

因此，如何提供一种标定装置，为雷达系统提供更为精确的时间信息和雷达天线位置信息，成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

本实用新型提供一种标定装置，为雷达系统提供更为精确的时间信息和雷达天线位置信息。

为实现上述目的，本申请提供的技术方案如下：

本实用新型提供一种标定装置，包括：第一测量天线、第二测量天线、测量模块，以及信息处理模块，其中，

所述第一测量天线与所述测量模块相连，用于向所述测量模块发送第一卫星信号；

所述第二测量天线与所述测量模块相连，用于向所述测量模块发送第二卫星信号；

所述测量模块与所述信息处理模块相连，用于根据所述第一卫星信号和所述第二卫星信号解析得到时间信息和天线位置信息，并将所述时间信息和所述天线位置信息发送至所述信息处理模块；

所述信息处理模块用于将所述时间信息和所述天线位置信息按照预设数据格式发送至雷达系统。

可选的，所述测量模块包括电源模块、主测量模块、从测量模块，以及通讯接口，其中，

所述电源模块分别为所述第一测量天线、所述第二测量天线、所述主测量模块和所述从测量模块供电；

所述从测量模块与所述第二测量天线相连，用于根据所述第二卫星信号解析得到时间信息和第一天线位置信息，并将所述时间信息通过所述通讯接口发送至所述信息处理模块，以及，将所述第二位置信息通过所述通讯接口发送至所述主测量模块；

所述主测量模块与所述第一测量天线相连，用于根据所述第一卫星信号解析得到第二天线位置信息，对所述第一天线位置信息和所述第二天线位置信息进行rtk处理以得到天线位置信息，并将所述天线位置信息通过所述通讯接口发送至所述信息处理模块。

可选的，所述主测量模块和所述从测量模块的硬件结构完全相同，均包括：射频器、信号通道，以及数据处理器。

可选的，所述电源模块包括稳压电源和降压电源，其中，

所述稳压电源分别为所述第一测量天线和所述第二测量天线供电；

所述降压电源分别为所述主测量模块和所述从测量模块供电。

可选的，所述稳压电源模块包括：第一稳压电源和第二稳压电源，其中，

所述第一稳压电源为所述第一测量天线供电；

所述第二稳压电源为所述第二测量天线供电。

可选的，所述降压电源包括第一降压电源和第二降压电源，其中，

所述第一降压电源为所述主测量模块供电；

所述第二降压电源为所述从测量模块供电。

可选的，所述通讯接口包括串行通讯接口。

可选的，所述第一测量天线和所述第二测量天线均包括lgr-r37bgl三星七频测量天线。

本实用新型提供的标定装置，包括第一测量天线、第二测量天线、测量模块，以及信息处理模块，第一测量天线、第二测量天线分别与测量模块相连，第一测量天线向测量模块发送第一卫星信号，第二测量天线向测量模块发送第二卫星信号，测量模块与信息处理模块相连，用于根据第一卫星信号和第二卫星信号解析得到时间信息和天线位置信息，并将时间信息和天线位置信息发送至信息处理模块，信息处理模块用于将所得时间信息和天线位置信息按照预设数据格式发送至雷达系统。本实用新型提供的标定装置，能够同时向雷达系统提供时间信息和天线位置信息，且时间信息和天线位置信息的确定不再依赖于太阳，极大的降低环境因素对测量准确性的影响，因此，与现有技术相比，本实用新型提供的时间信息和天线位置信息更为精确。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术内的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述内的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的一种标定装置的结构框图；

图2是本实用新型实施例提供的另一种标定装置的结构框图；

图3是本实用新型实施例提供的标定装置中主测量站的电路拓扑图；

图4是本实用新型实施例提供的标定装置中主测量模块的结构示意图；

图5是本实用新型实施例提供的标定装置中稳压电源的电路拓扑图；

图6是本实用新型实施例提供的标定装置中降压电源的电路拓扑图；

图7是本实用新型实施例提供的标定装置中串行通讯接口的电路拓扑图；

图8是本实用新型实施例提供的标定装置中主测量站的结构示意图；

图9是本实用新型实施例提供的标定装置中主测量站的结构示意图；

具体实施方式

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作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。

可选的，参见图1，图1是本实用新型实施例提供的一种标定装置的结构框图，本实用新型实施例提供的标定装置，包括：第一测量天线10、第二测量天线20、测量模块30，以及信息处理模块40，其中，

第一测量天线10和第二测量天线20分别与测量模块30相连，其中，第一测量天线10用于向测量模块30发送第一卫星信号，第二测量天线20用于向测量模块30发送第二卫星信号。

测量天线是本实用新型实施例提供的标定装置的重要器件，用于将接收到的gps卫星所发射的卫星信号转变成电压或电流信号，以供测量模块摄取与处理。具有优良指标的测量天线对提高标定装置的接收灵敏度、减小地形、地貌以及环境因素对标定装置的影响等方面有非常重要的作用。鉴于标定装置赖以定位的信息基本上全部来自于测量天线接收到的卫星信号，所以测量天线的性能直接影响着整个标定装置的定位性能。

基于上述内容，本实施例在测量天线的选择中，除保证宽波束、高增益和宽轴比带宽外，测量天线在整个波束带宽内还应该提供均匀的幅度响应和均匀的相位响应。可选的，第一测量天线10和第二测量天线20可以选择完全相同的型号，比如，可以均选择lgr-r37bgl三星七频测量天线。

lgr-r37bgl是一款集gpsl1&l2\bds、b1&b2&b3和glonassg1&g2三星七频测量天线，可广泛应用于大地测量、桥梁施工、海洋测量、水下地形测量等场合。该天线采用多馈点设计，保证天线相位中心和几何中心的重合，提高测量精度。内置低噪声放大模块，采用前置及多级滤波器滤除干扰信号，保证在恶劣电磁环境下正常工作。体积小巧，重量轻。

lgr-r37bgl型测量天线的部分性能参数如下：

频率范围：1559.052mhz---1612mhz/1205mhz---1280mhz

输入阻抗：50ohm

极化方式：右旋圆极化(rhcp)

天线轴比：<3db

水平面覆盖角度：360度

输出驻波：<2.0

天线单元增益：>5dbi

相位中心误差：<2mm

低噪声放大器指标：

低噪放增益：40db

噪声系数：<2db

输出驻波：<2.0

输入驻波：<1.5

增益平坦度：1db

工作电压：5vdc

工作电流：<45ma

差分传输延迟：<10ns

测量模块30的输出端与信息处理模块40相连，用于根据第一测量天线10反馈的第一卫星信号和第二测量天线20反馈的第二卫星信号解析得到时间信息和天线位置信息，并将解析得到的时间信息和天线位置信息发送至信息处理模块40。可以想到的是，本实用新型中所述及的天线位置信息包括天线的访问信息和天线的仰角信息。

信息处理模块40在接收到测量模块30发送的时间信息和天线位置信息之后，将所得时间信息和天线位置信息按照预设数据格式发送至雷达系统。可选的，对于预设数据格式的选择，可以按照现有技术中的数据发送方式进行设置，本实用新型对此不做限定。

综上所述，本实施例提供的标定装置能够同时向雷达系统提供时间信息和天线位置信息，且时间信息和天线位置信息的确定不再依赖于太阳，极大的降低环境因素对测量准确性的影响，因此，与现有技术相比，本实用新型提供的时间信息和天线位置信息更为精确。进一步的，本实施例提供的标定装置在具备ntp网络时间服务器提供精准时间参照的同时，还能够提供天线位置信息，有效的将多种功能集成到一起，实用性更强。

可选的，参见图2，图2是本实用新型实施例提供的另一种标定装置的结构框图，在图1所示实施例的基础上，给出一种测量模块30的可选的构成方式。需要说明的是，在本实施例中，第一测量天线10、第二测量天线20、测量模块30和信息处理模块40之间的连接关系，以及信息传递关系和图1所示实施例一致，此处不再赘述，下面主要对测量模块30的可选构成进行详细介绍。

可选的，测量模块30包括主测量模块301、从测量模块302、电源模块303，以及通讯接口304，其中，

从测量模块302与第二测量天线20相连，根据第二测量天线20反馈的第二卫星信号解析得到时间信息和第一天线位置信息，并将所得时间信息通过通讯接口304发送至信息处理模块，进一步的，从测量模块302还将第二位置信息通过通讯接口304发送至主测量模块301。

主测量模块301与第一测量天线10相连，根据第一测量天线10反馈的第一卫星信号解析得到第二天线位置信息，并对第一天线位置信息和第二天线位置信息进行rtk处理，进而得到相应的天线位置信息，并将所得天线位置信息通过通讯接口304发送至信息处理模块40。

可选的，主测量模块301和从测量模块302的硬件结构完全相同，通过设置不同的算法，实现上述不同的功能，当然，不论是主测量模块301，还是从测量模块302，其用于实现信息处理的算法都是采用现有技术实现的，本实施例不涉及对任何算法或控制程序的改进。

可选的，本实施例述及的主测量模块301和从测量模块302可以选用oem615板卡实现，可选的，以主测量模块301为例，参见图3，图3是本实用新型实施例提供的标定装置中主测量站的电路拓扑图，示例性的示出主测量模块的可选搭建方式。主要包括射频器、信号通道，以及数据处理器三部分，实现对测量天线发送来的微弱信号进行放大、滤波、下变频，最终输出较低的中频信号并经过adc转换成数字中频，通过信号通道完成信号捕获、跟踪、解扩、解调及伪距测量、载波相位测量，最终送到数据处理器对观测数据进行处理，得到时间信息和天线位置信息。

可选的，由于本实施例中主测量模块301和从测量模块302的硬件结构完全相同，下面以主测量模块301为例，对其硬件结构进行阐明。参见图4，图4是本实用新型实施例提供的标定装置中主测量站的结构示意图，射频器通过测量天线接收所有可见卫星的卫星信号，经前置滤波器和前置放大器的滤波放大后，再与本机振荡器产生的正弦波本振信号进行混频而下变频成中频(if)信号，最后经模数(a/d)转换器将中频信号转变成离散时间的数字中频信号。

信号通道和数据处理器通过处理射频前端所输出的数字中频信号，复制出与接收机的卫星信号相一致的本地载波和本地伪距信号，从而实现对信号的捕获与跟踪，并且从中获得伪距和载波相位等测量值以及解调出导航电文。

在信号通道和数据处理器处理完数字中频信号后，各个通道分别输出其所跟踪的卫星信号的伪距、多普勒频移和载波相位等测量值以及信号上解调出来的导航电文，而这些卫星测量值和导航电文中的星历参数等信息再经后续的定位导航运算功能模块的处理，接收机最终获得定位结果，或者再输出各种导航信息。

可选的，oem615板卡有3个ttl电平的rs232串口，结合实际应用需求，可以选取其中的com1和com2接口，由于本实施例中设计主测量模块301与从测量模块302之间的信息传递，因此，选取com2接口作为主测量模块301和从测量模块302之间的通讯接口，如图3所示，主测量模块301的pin14管脚txd2记为tx3，pin15管脚rxd2记为rx3，相应的，从测量模块302的pin14管脚txd2记为rx3，pin15管脚rxd2记为tx3，主测量模块301和从测量模块302的com2接口读写端交叉连接实现数据通讯。进一步的，由从测量模块的com1接口作为时间信息的输出接口连接通讯接口304。

可选的，在本实施例中，电源模块303分别为第一测量天线10、第二测量天线20、主测量模块301和从测量模块302供电。进一步的，在实际应用中，测量模块30和第一测量天线10、第二测量天线20往往会采用不同的工作电压，为此，本实施例中电源模块303还可以划分为稳压电源(图中未示出)和降压电源(图中未示出)，具体的，稳压电源分别为第一测量天线10和第二测量天线供电20供电，降压电源分别为主测量模块301和从测量模块302供电。

沿用上例，主测量模块301和从测量模块302均基于oem615板卡实现，其供电电源是普通的5v直流电源，为适应oem615板卡的工作需求，降压电源用于将供电电源的5v直流电压转换为3.3v；同时，为适应前述型号测量天线的工作需求，需要使用稳压电源将5v电源电压做线性稳压处理，进一步为第一测量天线10和第二测量天线20供电。

可选的，考虑到供电性能的稳定性，还可以对主测量模块301和从测量模块302单独供电，相应的，对第一测量天线10和第二测量天线20单独供电。其中，稳压电源具体划分为第一稳压电源和第二稳压电源。第一稳压电源为第一测量天线10供电，第二稳压电源为第二测量天线20供电。

可选的，第一稳压电源和第二稳压电源采用完全相同的电路拓扑结构，各稳压电源可以基于现有技术中的稳压芯片，并结合元器件搭建而成。参见图5，图5是本实用新型实施例提供的标定装置中稳压电源的电路拓扑图。如图5所示，稳压电源主要包括一块mic5319bmlldo低压差线性电源管理芯片，经查询芯片使用手册，且已知第一测量天线和第二测量天线的工作电压为5v的基础上，可以计算出r8＝37.4k、r9＝12.4k，进而实现稳压电源的搭建。

相应的，降压电源还可以进一步包括第一降压电源(图中未示出)和第二降压电源(图中未示出)，其中，第一降压电源为主测量模块301供电，第二降压电源为从测量模块302供电。以oem615板卡实现的测量模块为例，第一降压电源和第二降压电源可以采用相同的电路结构。可选的，参见图6，图6是本实用新型实施例提供的标定装置中降压电源的电路拓扑图，该电路结构主要由一块pth05000w降压芯片搭建而成，可以通过r2的电阻值来调节输出电压，查询芯片使用手册，将r2选择为473欧姆的电阻时，输出电压为3.3v，满足输出要求。

可选的，在基于oem615板卡实现测量模块30的前提下，本实施例中的通讯接口304选用串行通讯接口，将oem615板卡的ttl电平转换成232电平，具体的，可以选用串口电平转换芯片max3243e实现，具体的连接关系可以参见图7所示内容实现。

可选的，信息处理模块40可以基于韩国三星公司的高性能arm9微处理器芯片s3c244o作为主处理器实现。s3c2440芯片是基于arm920t内核，五级流水线和哈佛结构，内核工作电压为1.8v，输入输出电压为3.3v，是高性能和低功耗的硬宏单元。arm920t内核具有全性能的mmu、指令和数据cache以及高速amba总线接口。s3c2440内部结构比较复杂，可提供很多可扩展的功能模块，主要有mmu虚拟内存管理单元，lcd控制器(支持上到4k色的stn和256k色的tft)，3通道uart，4通道dma，4通道具备pwm功能的定时器，i/o口，具有日历功能的rtc(实时时钟)，8通道10bit精度adc和触摸屏控制器，iic总线接口，iis数字音频总线接口，两个usb2.0全速主设备及一个从设备，sd/mmc卡控制器，2通道spi及内置lq/100m的网络接口等。

可以高效的实现接收、浏览和显示跟踪到的导航卫星，图形化的人机交互界面，用于请求产品和显示分析和运行参数设置，接收实时观测量，解算数据，形成指定的数据格式并定时打包数据上传到指定的ftp服务器等功能。信息处理模块40是整个装置的实时数据处理的核心，采用的技术方案是使用嵌入式技术来实现数据接收、解析、打包上传等，以最终实现向雷达系统传递时间信息和天线位置信息。

s3c244o主要的硬件资源和接口信息包括：

cpu:s3c2440a主频：400mhz；

sdram：64mb；

nandflash：64mb；

四个外扩串口，高达115200bps；

一个10m/100m网口，dm9000aep；

一个ide接口，可直接挂接硬盘；

内部实时时钟；

一个复位按键，并采用专用复位芯片进行复位，稳定可靠；

9-36v直流电源供电或110-240v交流电源供电；

采用linux2.6内核，内建web服务器和ftp服务器。

其中，flash是一种可在系统(in-system)进行电擦写、掉电后信息不丢失的存储器。它的高集成度和低成本使它成为市场主流。flash芯片具有低功耗、大容量、擦写速度快、可整片或分扇区在系统编程(烧写)、擦除等特点，并且可由内部嵌入的算法完成对芯片的操作，因而在各种嵌入式系统中得到了广泛的应用。作为一种非易失性存储器，flash在系统中通常用于存放程序代码、常量表以及一些在系统掉电后需要保存的用户数据等。常用的flash为8位或16位的数据宽度，编程电压为单3.3v。

flash技术根据不同的应用场合也分为不同的发展方向，有擅长存储代码的norflash和擅长存储数据的nandflash。同时，s3c2440内部集成了nandflash控制器，为了支持系统从nandflash中启动，s3c244o内部有一块被称为垫脚石(steppingstone)的sram缓存。如果选择从nandflash中启动，在启动时s3c2440会自动的将nandflash存储器中最前面的4kb数据拷贝到s3c244o内部的sram中并自动执行。如果这4kb存放的是启动代码，那么启动代码就可以从s3c244o内部的sram中执行，启动代码初始化系统和外部sdram后将存储在nandflash中的操作系统和应用程序拷贝到外部sdram中，这时整个系统就可以启动了。在本标定装置中，采用的是三星公司的k9f5608u芯片，其电路原理图参见图8所示。

进一步的，sdram具有容量大、存取速度快、成本低的特点，得到了广泛的应用。与flash存储器相比，sdram不具有掉电保持数据的特性，但存取速度高于flash存储器，且具有读/写属性，因此sdram在系统中主要用作程序的运行空间、数据以及堆栈区，是系统启动之后进行存取操作的存储器。

s3c2440在片内具有独立的sdram刷新控制逻辑，可方便地与sdram连接。同时，由于s3c244o片内的存储空间不大，大量的数据都要通过sdram暂时存放和交换，即动态存储区。系统启动时，cpu首先从起始地址读取启动代码进行系统初始化，在完成系统初始化后，程序代码一般调入sdram中运行以提高系统的运行速度。sdram存储单元犹如一个电容，总是倾向于放电，为避免数据丢失，必须定时充电刷新，其电路原理如9所示。

综上所述，本实施例提供的标定装置能够同时向雷达系统提供时间信息和天线位置信息，且时间信息和天线位置信息的确定不再依赖于太阳，极大的降低环境因素对测量准确性的影响，因此，与现有技术相比，本实用新型提供的时间信息和天线位置信息更为精确。进一步的，本实施例提供的标定装置采用多种现有技术中的现有的高精度芯片，通过建立合理的连接关系，实现各芯片之间的信息传递，充分发挥了各个芯片的既有功能，实现同时确定时间信息和天线位置信息的功能，为雷达系统提供可靠的参考数据。

需要说明的是，在上述任一实施例中，对于卫星信号的解析、时间信息和天线位置信息的获取，甚至对于以预设数据格式进行信息传递的过程，都是基于现有技术中的相关算法和程序实现的，本实用新型中并未涉及对于算法和控制程序的改进，本实用新型的改进点在于各构成部分之间连接关系的创新，通过合理的建立各构成部分之间的信息传递关系，实现时间信息和天线位置信息的获取和传递，在不具备本实用新型所提供的装置中各构成部分的连接关系的前提下，基于现有技术中的算法和控制程序，是无法实现时间信息和天线位置信息同时获取的。

需要进一步说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。