专利名称：一种差分gps定向方位引入方法
技术领域：
本发明 涉及计量校准器具与仪器设计，具体涉及ー种差分GPS定向方位引入方法。
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，算出两点连线的大地方位角。“差分”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，冰雪等野外环境条件(但需防雷击)，机动性強，携帯使用方便，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。当野外远距离采用传统的经纬仪“对瞄”或“对准”方位引入时，光线较弱，接收信号困难，即使能接收到信号，由于大气抖动对光线的影响，以及阳光直射对经纬仪水平的影响，測量结果影响较大。远距离传统的经纬仪“对瞄”或“对准”方位引入对气象条件的要求比较苛刻。因此远距离方位引入问题还待解決。
发明内容
本发明提出ー种差分GPS定向方位角引入方法，可实现远距离方位角的引入，为測量设备提供方位基准。实现本发明目的的技术方案ー种差分GPS定向方位引入方法，其包括如下步骤(a)固定站设置设三脚架，在三脚架上装固定站GPS天线，固定站GPS天线连接固定站GPS接收机，固定站GPS接收机连接发射电台；(b)主运动站设置在经纬仪上装手柄，手柄上装连接杆一，连接杆一上装主运动站GPS天线，主运动站GPS天线连接主运动站GPS接收机,主运动站GPS接收机连接接收电台和计算机；调节经纬仪底座水平以保证主运动站GPS天线水平；调节连接杆ー底部的螺钉使连接杆一中心和经纬仪方位中心重合；(C)运动參考站设置 在底座上装连接杆ニ，连接杆ニ上装壳体，在壳体下部装金属三棱镜，在壳体上部装參标连接杆，在參标连接杆上装运动參考站GPS天线,在參标连接杆的中心孔上设置十字分划板；运动參考站GPS天线连接运动參考站GPS接收机，运动參考站GPS接收机连接接收电台和计算机；调节底座水平，以保证运动參考站GPS天线水平；调节十字分划板的十字中的竖线和參标连接杆轴线重合并用胶固定；调节金属三棱镜法线和十字分划板平面垂直；(d)差分GPS定向方位引入固定站GPS接收机通过固定站GPS天线接收卫星信号，得到固定站的位置数据和修正数据，并通过发射电台发射出去；主运动站GPS接收机通过主运动GPS天线接收卫星信号，并通过接收电台接收固定站的位置数据和修正数据，并解算出主运动站位置数据一大地经纬度和高程；运动參考站GPS接收机通过运动參考站GPS天线接收卫星信号，并通过接收电台接收固定站的位置数据和修正数据，并解算出运动參考站位置数据——大地经纬度和高程;计算机读取主运动站GPS接收机的大地经纬度和高程数据、以及运动參考站GPS接收机的大地经纬度和高程数据，进行坐标转换并实时解算，得到主运动站相对运动參考站的大地方位角K；采用外部采样脉冲对解算得到的大地方位角数据Atl和经纬仪方位角数据a 行采集，当把经纬仪转向其他測量设备并准直时，采集经纬仪方位角数据α2 ;
经纬仪和其他測量设备准直时视准轴的大地方位角数据A按下式计算A = A0+ (Ct2-Ct1)当A彡360时，A = Α-360 ;Α < O时，A = Α+360 ;这样就实现了方位角的引入。如上所述的ー种差分GPS定向方位引入方法，其调节使得主运动站GPS天线的主运动站GPS天线出线ロ与运动參考站GPS天线的运动參考站GPS天线出线ロ方向一致；用经纬仪的望远镜视准轴和金属三棱镜准直好；将经纬仪的望远镜对准十字分划板中心。本发明的效果在于本发明差分GPS定向方位引入方法解决了远距离“对准”存在的问题，具有以下优点(I)能适应远距离定向差分GPS定向方位引入方法能适应远距离定向，解决了 IOKm以上大气能见度，大气扰动影响，“对准”困难问题，降低了操作者的操作要求。(2)能在无雷雨天气时工作差分GPS定向方位引入方法降低了对气象条件的要求。由于只有一台经纬仪，易采取防护措施，又对准的是“參标”实物，因此无雨雷天气时就能エ作。
图I为固定站示意图；图2为王运动站不意图；图3为运动參考站不意图；图中1.固定站GPS天线；2.三脚架；3.发射电台；4.固定站GPS接收机；5.主运动站GPS天线；6.主运动站GPS天线出线ロ ；7.连接杆一 ；8.手柄；9.垫圈；10.螺钉；
11.经纬仪；12.接收电台；13.主运动站GPS接收机；4.计算机；15.运动參考站GPS天线；16.运动參考站GPS天线出线ロ ；17、參标连接杆；18.壳体；19.十字分划板；20.金属三棱镜；21.连接杆ニ ；22.锁紧螺钉；23.底座；24.运动參考站GPS接收机。
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ー种差分GPS定向方位引入方法作进ー步描述。本发明所述的ー种差分GPS定向方位引入方法，具体如下(a)固定站设置
如图I所示，设三脚架2，在三脚架2上装固定站GPS天线1，固定站GPS天线I连接固定站GPS接收机4，固定站GPS接收机4连接发射电台3 ；(b)主运动站设置如图2所示，在经纬仪11上装手柄8，手柄8上装连接杆一 7，连接杆一 7上装主运动站GPS天线5，主运动站GPS天线5连接主运动站GPS接收机13，主运动站GPS接收机13连接接收电台12和计算机14 ;调节经纬仪11底座水平以保证主运动站GPS天线5水平；调节连接杆ー 7底部的螺钉10使连接杆一 7中心和经纬仪11方位中心重合；( c )运动參考站设置在底座23上装连接杆ニ 21，连接杆ニ 21上装壳体18，在壳体18下部装金属三棱镜20，在壳体18上部装參标连接杆17，在參标连接杆17上装运动參考站GPS天线15，在參 标连接杆17的中心孔上设置十字分划板19 ;运动參考站GPS天线15连接运动參考站GPS接收机24，运动參考站GPS接收机24连接接收电台12和计算机14 ;调节底座23水平，以保证运动參考站GPS天线15水平；调节十字分划板19的十字中的竖线和參标连接杆17轴线重合并用胶固定；调节金属三棱镜20法线和十字分划板19平面垂直；(d)差分GPS定向方位引入固定站GPS接收机4通过固定站GPS天线I接收卫星信号，得到固定站的位置数据和修正数据,并通过发射电台3发射出去；调节使得主运动站GPS天线5的主运动站GPS天线出线ロ 6与运动參考站GPS天线15的运动參考站GPS天线出线ロ 16方向一致。松开锁紧螺钉22，旋转连接杆21，把经纬仪望远镜视准轴和金属三棱镜20准直好，旋紧锁紧螺钉22 ;把经纬仪望远镜对准十字分划板19中心；主运动站GPS接收机13通过主运动GPS天线5接收卫星信号，并通过接收电台12接收固定站的位置数据和修正数据，并解算出主运动站位置数据——大地经纬度和高程；运动參考站GPS接收机24通过运动參考站GPS天线15接收卫星信号，并通过接收电台12接收固定站的位置数据和修正数据，并解算出运动參考站位置数据——大地经纬度和高程；计算机14读取主运动站GPS接收机的大地经纬度和高程数据、以及运动參考站GPS接收机的大地经纬度和高程数据，进行坐标转换并实时解算，得到主运动站相对运动參考站的大地方位角A0 ；采用外部采样脉冲对解算得到的大地方位角数据Atl和经纬仪方位角数据a 行采集，当把经纬仪转向其他測量设备并准直时，采集经纬仪方位角数据α2 ;经纬仪和其他測量设备准直时视准轴的大地方位角数据A按下式计算A — A。+ ( ct 2~ Ct 上)当A彡360时，A = A-360 ;A < O时，A = A+360 ;这样就实现了方位角的引入。本发明采用差分GPS定向方位引入时，一点为固定站，距固定站较远的两点为运动站，其中一点为主运动站，另一点为运动參考站(主运动站与运动參考站的距离在5 200m ;主运动站与固定站的距离在O. ΓδΟΚπι ;运动參考站与固定站的距离在O. I 50Km。在固定站上设三角架，三角架上装固定站GPS天线；在主运动站上装经纬仪，经纬仪上装主运动站GPS天线；在运动參考站上装“參标”，即十字分划板，“參标”上装运动參考站GPS天线，调节运动參考站GPS天线和主运动站GPS天线严格一致。固定站和运动站用电台实施数据传输，当主运动站和运动參考站GPS接收机接收到固定站GPS发射台发射的数据后，利用相对测量处理方法对基线向量进行求解，分别计算出运动站和运动參考站的坐标，用外部连接计算机分别解算出运动站相对固定站，运动參考站相对固定站，运动站相对运动參考站的大地方位角和距离。由于差分GPS定向得出的是运动站相对运动參考站两点连线的大地方位角，该连线还需和測量设备联系起来，才能实现大地方位角的引入。为此主运动站装了一台经纬仪，运动參考站GPS天线下装有“參 标”，当经纬仪望远镜和“參标”对准时，经纬仪望远镜光轴的方位角就是差分GPS定向的方位角。当把经纬仪转至和測量设备自准直吋，就把方位角传递到測量设备。
权利要求
1.一种差分GPS定向方位引入方法，其特征在于该方法包括如下步骤 Ca)固定站设置 设三脚架(2 )，在三脚架(2 )上装固定站GPS天线(I)，固定站GPS天线(I)连接固定站GPS接收机(4)，固定站GPS接收机(4)连接发射电台(3)； (b)主运动站设置 在经纬仪(11)上装手柄(8)，手柄(8)上装连接杆一(7)，连接杆一(7)上装主运动站GPS天线(5)，主运动站GPS天线(5)连接主运动站GPS接收机(13)，主运动站GPS接收机(13)连接接收电台(12)和计算机(14);调节经纬仪(11)底座水平以保证主运动站GPS天线(5)水平；调节连接杆一(7)底部的螺钉(10)使连接杆一(7)中心和经纬仪(11)方位中心重合； (C)运动参考站设置 在底座(23)上装连接杆二(21)，连接杆二(21)上装壳体(18)，在壳体(18)下部装金属三棱镜(20 )，在壳体(18 )上部装参标连接杆(17 )，在参标连接杆(17 )上装运动参考站GPS天线(15)，在参标连接杆(17)的中心孔上设置十字分划板(19);运动参考站GPS天线(15)连接运动参考站GPS接收机(24)，运动参考站GPS接收机(24)连接接收电台(12)，和计算机(14);调节底座(23)水平，以保证运动参考站GPS天线(15)水平；调节十字分划板(19)的十字中的竖线和参标连接杆(17)轴线重合并用胶固定；调节金属三棱镜(20)法线和十字分划板(19)平面垂直； (d)差分GPS定向方位引入 固定站GPS接收机(4)通过固定站GPS天线(I)接收卫星信号，得到固定站的位置数据和修正数据，并通过发射电台(3)发射出去； 主运动站GPS接收机(13)通过主运动GPS天线(5)接收卫星信号，并通过接收电台(12)接收固定站的位置数据和修正数据，并解算出主运动站位置数据——大地经纬度和高程; 运动参考站GPS接收机(24)通过运动参考站GPS天线(15)接收卫星信号，并通过接收电台(12)接收固定站的位置数据和修正数据，并解算出运动参考站位置数据——大地经纬度和高程； 计算机(14)读取主运动站GPS接收机的大地经纬度和高程数据、以及运动参考站GPS接收机的大地经纬度和高程数据，进行坐标转换并实时解算，得到主运动站相对运动参考站的大地方位角A0 ； 采用外部采样脉冲对解算得到的大地方位角数据Atl和经纬仪方位角数据α !进行采集，当把经纬仪转向其他测量设备并准直时，采集经纬仪方位角数据CI2 ; 经纬仪和其他测量设备准直时视准轴的大地方位角数据A按下式计算A = A0+ (O2-O1) 当A彡360时，A = Α-360 ;Α < O时，A = Α+360 ;这样就实现了方位角的引入。
2.根据权利要求I所述的一种差分GPS定向方位引入方法，其特征在于调节使得主运动站GPS天线(5)的主运动站GPS天线出线口(6)与运动参考站GPS天线(15)的运动参考站GPS天线出线口( 16 )方向一致；用经纬仪(11)的望远镜视准轴和金属三棱镜(20 )准直好；将经纬仪(11)的望远镜对准十字分划板(19)中心。
全文摘要
本发明提出一种差分GPS定向方位引入方法，其包括步骤为(a)固定站设置；(b)主运动站设置；(c)运动参考站设置；(d)差分GPS定向方位引入。本发明差分GPS定向方位引入方法解决了远距离“对准”存在的问题，具有以下优点(1)能适应远距离定向差分GPS定向方位引入方法能适应远距离定向，解决了10Km以上大气能见度，大气扰动影响，“对准”困难问题，降低了操作者的操作要求。(2)能在无雷雨天气时工作差分GPS定向方位引入方法降低了对气象条件的要求。由于只有一台经纬仪，易采取防护措施，又对准的是“参标”实物，因此无雨雷天气时就能工作。
文档编号G01S19/41GK102819028SQ20121031901
公开日2012年12月12日 申请日期2012年8月31日 优先权日2012年8月31日
发明者周玉堂, 李永刚, 商秋芳, 张忠武 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