CN102168990B - 惯性定向设备的高精度检测标定装置及其检测标定方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种惯性定向设备的高精度检测标定装置及其检测标定方法，包括由GPS流动站和GPS基准站组成的定位与定向解算处理系统、与定位与定向解算处理系统无线连接的显示控制终端，还包括流动站支架和基准站支架，在流动站支架的上端设置有与GPS流动站相连接的流动站瞄准具，在基准站支架的上端设置有与GPS基准站相连接的基准站瞄准具。本发明惯性定向设备的高精度检测标定装置及其检测标定方法，采用卫星定向技术实现对惯性定向设备的标定，弥补了采用真北或间接寻找真北基准方法对惯性定向设备进行检测标定时的限制，利用静态相对定位定向方法，不受地域环境限制、灵活机动，具有高定位精度、高性价比、操作简单、使用方便等优点。

Description

惯性定向设备的高精度检测标定装置及其检测标定方法

技术领域

本发明涉及一种定向设备的检测标定装置及其方法，尤其是涉及一种惯性定向设备的高精度检测标定装置及其检测标定方法。

背景技术

目前军事上普遍采用的自主定向设备大部分基于惯性测量原理，即利用高精度的陀螺仪敏感地球自转运动水平分量，根据敏感轴与北向夹角的变化规律，对数据进行运算处理得到真北方向，在这种设备中，陀螺仪的零位和比例因子等参数会随着存放时间和使用环境而变化，随温度而漂移，这是由其物理特性所决定的，陀螺仪的这种特性严重影响定向设备的精度，因此，在产品检验、验收和技术服务过程中，需要定期对惯性定向设备进行检测和标定，确定设备测量精度是否保持设计指标要求。现普遍使用的方法是：采用真北或寻找间接真北基准的方式对定向设备进行检测标定。

如专利号为ZL 200710193523.2的发明专利公开了一种多位置捷联寻北系统方位效应的标定方法，该方法是：借助一只真北棱镜、两台经纬仪和一台机械分度转台作为辅助测试工具，将多位置捷联寻北系统固置在机械分度转台上，按照一周均分点进行分度后，通过机械转台每次旋转一个均分角度值通过真北棱镜系统来确定寻北系统的初始转动位置时捷联寻北系统基准棱镜与真北方向的夹角，然后与多位置捷联寻北系统测量的北向值比较，计算出误差值，按照误差特点拟合出误差曲线对陀螺的方位效应进行标定。

上述多位置捷联寻北系统方位效应的标定方法存在以下缺陷：

1)该方法只能在设置真北基准或设置两个标准大地坐标点的地域进行；

2)操作计算方法复杂，需要专业人员完成，使检测标定工作受到一定限制。

发明内容

本发明的目的就是克服现有技术中的不足，提供一种定向精度高，价格低，结构简单，使用方便的惯性定向设备的高精度检测标定装置及其检测标定方法。

为解决现有技术中的问题，本发明惯性定向设备的高精度检测标定装置及其检测标定方法，基于实时载波相位差分GPS测量技术，通过快速求解整周模糊度，精确获得两个GPS卫星信号接收天线处的位置，以两个天线相位中心所确定的基线向量，求出与北向间的夹角，实现对惯性定向设备的检测标定。

本发明惯性定向设备的高精度检测标定装置采用了如下的方案：包括由GPS流动站和GPS基准站组成的定位与定向解算处理系统、与所述定位与定向解算处理系统无线连接的显示控制终端，还包括用来支撑GPS流动站的流动站支架和用来支撑GPS基准站的基准站支架，在所述流动站支架的上端设置有与所述GPS流动站相连接的流动站瞄准具，在所述基准站支架的上端设置有与所述GPS基准站相连接的基准站瞄准具，所述GPS流动站和GPS基准站无线连接，所述显示控制终端与所述惯性定向设备相连接。

进一步，所述GPS流动站包括流动站卫星信号接收天线、与所述流动站卫星信号接收天线相连接的流动站卫星信号接收与处理模块和与所述流动站卫星信号接收与处理模块相连接的流动站无线通信模块，所述流动站无线通信模块与所述GPS基准站相连接。

进一步，所述GPS基准站包括基准站卫星信号接收天线、与所述基准站卫星信号接收天线相连接的基准站卫星信号接收模块、与所述基准站卫星信号接收模块相连接的基准站无线通信模块，所述无线通信模块与所述GPS流动站相连接。

进一步，所述流动站支架上设置有方向微调机构。

进一步，所述流动站支架为流动站三角架。

进一步，所述基准站支架为基准站三角架。

进一步，所述流动站瞄准具和所述基准站瞄准具均为正交十字线结构。

一种惯性定向设备的高精度检测标定装置的检测标定方法，包括如下步骤：

1)选定待测目标：选定待测惯性定向设备，将待测惯性定向设备与显示控制终端相连接，在与待测惯性定向设备所连接的载体上设置有直瞄镜，直瞄镜的中心设有光轴；

2)直瞄镜对准GPS基准站：将GPS基准站放置在直瞄镜前方大于30米的距离处，将基准站三角架调至水平，使GPS基准站相位中心轴线垂直于大地水平面，调整直瞄镜，使其光轴的十字线对准基准站瞄准具的十字线；

3)调整定位GPS流动站：将GPS流动站放置在直瞄镜和GPS基准站之间，并且GPS流动站与GPS基准站之间的距离大于10米，先对流动站三角架进行水平调节，然后调节流动站三角架上的方向微调机构，使流动站瞄准具的十字线与直瞄镜内光轴的十字线重合；

4)定位与定向解算：定位与定向解算处理系统解算出由GPS流动站和GPS基准站确定的基线的方位角，并将方位角数据发送给显示控制终端，该方位角既是GPS流动站和GPS基准站相位中心连线的方位角，也是直瞄镜内光轴的方位角；

5)方位角比较判断：在显示控制终端读取定位与定向解算处理系统发送的方位角数据，同时读取惯性定向设备发送的方位角数据，将两者进行比较，判断惯性定向设备的定向精度是否符合要求，若不符合要求则执行步骤6)，符合要求则不进行重新标定；

6)对惯性定向设备进行重新标定。

上述方法中，所述步骤2)中还包括调整直瞄镜，使其光轴的十字线的竖线与基准站瞄准具的十字线的竖线相重合的步骤。

上述方法中，所述步骤3)中还包括调节流动站三角架上的方向微调机构，使直瞄镜内光轴的十字线的竖线与流动站瞄准具的十字线的竖线相重合的步骤。

具备上述结构和步骤的本发明惯性定向设备的高精度检测标定装置及其检测标定方法，采用卫星定向技术实现对惯性定向设备的标定，弥补了采用真北或间接寻找真北基准方法对惯性定向设备进行检测标定时的限制，本发明惯性定向设备的高精度检测标定装置及其检测标定方法采用静态相对定位定向方法，不受地域环境限制、灵活机动，具有高定位精度、高性价比、操作简单、使用方便等优点，使用该装置和方法可经常对惯性定向设备进行标定，有利于长期保持惯性定向设备的定向精度，延长其使用寿命。

附图说明

图1为本发明惯性定向设备的高精度检测标定装置实施例的结构示意图。

图2为图1中定位与定向解算处理系统的结构示意图。

图3为图1中基准站瞄准具的左视图的放大示意图。

图4为图1中流动站瞄准具的左视图的放大示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。

如图1所示，在本实施例中，待测的惯性定向设备5与载体6相连接，载体6上设置直瞄镜7，直瞄镜7的中心设置有光轴71。

如图1所示，本发明惯性定向设备的高精度检测标定装置，包括由GPS基准站11和GPS流动站12组成的定位与定向解算处理系统1和显示控制终端2，GPS基准站11的下端连接有基准站瞄准具8，基准站瞄准具8的下端连接有基准站支架3；GPS流动站12的下端连接有流动站瞄准具9，流动站瞄准具9的下端连接有流动站支架4，在流动站支架4上还设置有方向微调机构41。显示控制终端2与惯性定向设备5相连接。

如图2所示，GPS基准站11包括基准站卫星信号接收天线111、与基准站卫星信号接收天线111相连接的基准站卫星信号接收模块112、与基准站卫星信号接收模块112相连接的基准站无线通信模块113；GPS流动站12包括流动站卫星信号接收天线121、与流动站卫星信号接收天线121相连接的流动站卫星信号接收与处理模块122和与流动站卫星信号接收与处理模块122相连接的流动站无线通信模块123，流动站无线通信模块123分别与基准站无线通信模块113和显示控制终端2相互通信。

在本实施例中，所述基准站支架3采用的是方便调节的基准站三角架。

在本实施例中，所述流动站支架4采用的是方便调节的流动站三角架。

如图3和图4所示，基准站瞄准具8和流动站瞄准具9均采用正交十字线结构，其线宽由直瞄镜7的角分辩率和直瞄镜7分别与基准站瞄准具8和流动站瞄准具9间的距离确定，具有合适的对准精度。

所述GPS基准站11和所述GPS流动站12可以通过内置的无线电台或其他无线方式进行通信，所述流动站无线通信模块123和显示控制终端2可以采用蓝牙或其他无线方式进行通信。

本发明惯性定向设备的高精度检测标定装置的检测标定方法具体包括以下步骤：

1)选定待测目标：选定待测的惯性定向设备5，将惯性定向设备5与显示控制终端2相连接；

2)直瞄镜7对准GPS基准站11：将GPS基准站11放置在直瞄镜7前方大于30米的距离处，将基准站三角架3调至水平，使GPS基准站11的相位中心轴线垂直于大地水平面，调整直瞄镜7，使其光轴71的十字线对准基准站瞄准具8的十字线，并且使光轴71的十字线的竖线与基准站瞄准具8的十字线的竖线相重合；

3)调整定位GPS流动站12：将GPS流动站12放置在直瞄镜7和GPS基准站11之间，并且GPS流动站与GPS基准站之间的距离大于10米，先对流动站三角架4进行水平调节，在进行水平调节时，从直瞄镜7中观察并引导操作者将流动站瞄准具9的十字线移入视场后将流动站三角架4调至水平，调水平时，流动站瞄准具9的十字线不脱离视场，然后再调节流动站三角架4上的方向微调机构41，使流动站瞄准具9的十字线与直瞄镜7内光轴71的十字线重合，并且使直瞄镜7内光轴71的十字线的竖线与流动站瞄准具9的十字线的竖线相重合；

4)定位与定向解算：定位与定向解算处理系统1解算出由GPS流动站12和GPS基准站11确定的基线的方位角，并将方位角数据发送给显示控制终端2，该方位角既是GPS流动站12和GPS基准站11相位中心连线的方位角，也是直瞄镜7内光轴71的方位角；

5)方位角比较判断：在显示控制终端2读取定位与定向解算处理系统1发送的方位角数据，同时读取惯性定向设备5发送的方位角数据，将两者进行比较，判断惯性定向设备5的定向精度是否符合要求，若不符合要求则执行步骤6)，符合要求则不进行重新标定；

6)对惯性定向设备5进行重新标定。

所述步骤4)中定位与定向解算处理系统1解算出由GPS流动站12和GPS基准站11确定的基线的方位角的解算过程是：基准站卫星信号接收天线111接收导航卫星载波信号，并将信号发送给基准站卫星信号接收模块112，基准站无线通信模块113将信号通过流动站无线通信模块123发送给流动站卫星信号接收与处理模块122，同时流动站卫星信号接收天线121接收导航卫星载波信号，并将信号发送给卫星信号接收与处理模块122，卫星信号接收与处理模块122对两个信号进行处理解算，确定基准站卫星信号接收天线111和流动站卫星信号接收天线121的相位中心基线向量，并求出与北向间的夹角，即由GPS流动站12和GPS基准站11确定的基线的方位角，流动站无线通信模块123采用蓝牙通信方式将方位角数据发送给显示控制终端2。

总之，本发明的实施例公布的是其较佳的实施方式，但并不限于此。本领域的普通技术人员极易根据上述实施例，领会本发明的精神，并做出不同的引申和变化，但只要不脱离本发明的精神，都在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种惯性定向设备的高精度检测标定装置，其特征在于：包括由GPS流动站和GPS基准站组成的定位与定向解算处理系统、与所述定位与定向解算处理系统无线连接的显示控制终端，还包括用来支撑GPS流动站的流动站支架和用来支撑GPS基准站的基准站支架，在所述流动站支架的上端设置有与所述GPS流动站相连接的流动站瞄准具，在所述基准站支架的上端设置有与所述GPS基准站相连接的基准站瞄准具，所述GPS流动站和GPS基准站无线连接，所述显示控制终端与所述惯性定向设备相连接。

2.根据权利要求1所述的惯性定向设备的高精度检测标定装置，其特征在于：所述GPS流动站包括流动站卫星信号接收天线、与所述流动站卫星信号接收天线相连接的流动站卫星信号接收与处理模块和与所述流动站卫星信号接收与处理模块相连接的流动站无线通信模块，所述流动站无线通信模块与所述GPS基准站相连接。

3.根据权利要求1或2所述的惯性定向设备的高精度检测标定装置，其特征在于：所述GPS基准站包括基准站卫星信号接收天线、与所述基准站卫星信号接收天线相连接的基准站卫星信号接收模块、与所述基准站卫星信号接收模块相连接的基准站无线通信模块，所述基准站无线通信模块与所述GPS流动站相连接。

4.根据权利要求3所述的惯性定向设备的高精度检测标定装置，其特征在于：所述流动站支架上设置有方向微调机构。

5.根据权利要求1所述的惯性定向设备的高精度检测标定装置，其特征在于：所述流动站支架为流动站三角架。

6.根据权利要求1所述的惯性定向设备的高精度检测标定装置，其特征在于：所述基准站支架为基准站三角架。

7.根据权利要求1所述的惯性定向设备的高精度检测标定装置，其特征在于：所述流动站瞄准具和所述基准站瞄准具均为正交十字线结构。

8.一种如权利要求1所述的惯性定向设备的高精度检测标定装置的检测标定方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)选定待测目标：选定待测惯性定向设备，将待测惯性定向设备与显示控制终端相连接，在与待测惯性定向设备所连接的载体上设置有直瞄镜，直瞄镜的中心设有光轴；

2)直瞄镜对准GPS基准站：将GPS基准站放置在直瞄镜前方大于30米的距离处，将基准站三角架调至水平，使GPS基准站相位中心轴线垂直于大地水平面，调整直瞄镜，使其光轴的十字线对准基准站瞄准具的十字线；

3)调整定位GPS流动站：将GPS流动站放置在直瞄镜和GPS基准站之间，并且GPS流动站与GPS基准站之间的距离大于10米，先对流动站三角架进行水平调节，然后调节流动站三角架上的方向微调机构，使流动站瞄准具的十字线与直瞄镜内光轴的十字线重合；

4)定位与定向解算：定位与定向解算处理系统解算出由GPS流动站和GPS基准站确定的基线的方位角，并将方位角数据发送给显示控制终端，该方位角既是GPS流动站和GPS基准站相位中心连线的方位角，也是直瞄镜内光轴的方位角；

5)方位角比较判断：在显示控制终端读取定位与定向解算处理系统发送的方位角数据，同时读取惯性定向设备发送的方位角数据，将两者进行比较，判断惯性定向设备的定向精度是否符合要求，若不符合要求则执行步骤6)，符合要求则不进行重新标定；

6)对惯性定向设备进行重新标定。

9.根据权利要求8所述的惯性定向设备的高精度检测标定装置的检测标定方法，其特征在于：所述步骤2)中还包括调整直瞄镜，使其光轴的十字线的竖线与基准站瞄准具的十字线的竖线相重合的步骤。

10.根据权利要求8或9所述的惯性定向设备的高精度检测标定装置的检测标定方法，其特征在于：所述步骤3)中还包括调节流动站三角架上的方向微调机构，使直瞄镜内光轴的十字线的竖线与流动站瞄准具的十字线的竖线相重合的步骤。

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