CN102819028B - 一种差分gps定向方位引入方法 - Google Patents

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Abstract

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。

Description

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，具体涉及一种差分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。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，测量结果影响较大。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决。
发明内容
本发明提出一种差分GPS定向方位角引入方法，可实现远距离方位角的引入，为测量设备提供方位基准。
实现本发明目的的技术方案：一种差分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；调节连接杆一底部的螺钉使连接杆一中心和经纬仪方位中心重合；
（c）运动参考站设置
在底座上装连接杆二，连接杆二上装壳体，在壳体下部装金属三棱镜，在壳体上部装参标连接杆，在参标连接杆上装运动参考站GPS天线，在参标连接杆的中心孔上设置十字分划板；运动参考站GPS天线连接运动参考站GPS接收机，运动参考站GPS接收机连接接收电台和计算机；调节底座水平，以保证运动参考站GPS天线水平；调节十字分划板的十字中的竖线和参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—大地经纬度和高程；
运动参考站GPS接收机通过运动参考站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，并解算出运动参考站位置数据——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A0和经纬仪方位角数据α1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α2；
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+(α2-α1)
当A≥360时，A＝A-360；A＜0时，A＝A+360；这样就实现了方位角的引入。
如上所述的一种差分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天线出线口与运动参考站GPS天线的运动参考站GPS天线出线口方向一致；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：（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。
附图说明
图1为固定站示意图；
图2为主运动站示意图；
图3为运动参考站示意图；
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天线出线口；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.运动参考站GPS天线；16.运动参考站GPS天线出线口；17、参标连接杆；18.壳体；19.十字分划板；20.金属三棱镜；21.连接杆二；22.锁紧螺钉；23.底座；24.运动参考站GPS接收机。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明所述的一种差分GPS定向方位引入方法作进一步描述。
本发明所述的一种差分GPS定向方位引入方法，具体如下：
（a）固定站设置
如图1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1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1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。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A0和经纬仪方位角数据α1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α2；
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+(α2-α1)
当A≥360时，A＝A-360；A＜0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，另一点为运动参考站（主运动站与运动参考站的距离在5~200m；主运动站与固定站的距离在0.1~50Km；运动参考站与固定站的距离在0.1~50Km。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；在运动参考站上装“参标”，即十字分划板，“参标”上装运动参考站GPS天线，调节运动参考站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，当主运动站和运动参考站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参考站的坐标，用外部连接计算机分别解算出运动站相对固定站，运动参考站相对固定站，运动站相对运动参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参考站两点连线的大地方位角，该连线还需和测量设备联系起来，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，运动参考站GPS天线下装有“参标”，当经纬仪望远镜和“参标”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。当把经纬仪转至和测量设备自准直时，就把方位角传递到测量设备。

Claims (2)

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：
（a）固定站设置
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（1）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（1）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）通过主运动站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A0和经纬仪方位角数据α1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α2；
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+(α2-α1)
当A≥360°时，A=A-360°；A＜0时，A=A+360°；这样就实现了方位角的引入。
2.根据权利要求1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。
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