CN103913752B - 一种高精度动态卫星导航设备检测车 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高精度动态卫星导航设备检测车，包括车体和设备机柜，在车体的顶部外侧设置有卫星信号接收天线和手机信号增强系统的室外天线，在车体的顶部内侧设置有吸顶式的液晶显示器；设备机柜的左部分为多层搁架机构，在搁架上设置有嵌入式工控机、一分四的卫星信号控制器、卫星导航基准设备、手机信号增强器、逆变器、双电瓶隔离器、配电面板、蓄电池和电池充电器；设备机柜的右部分设计为内壁具有电磁信号吸收能力的黑箱子结构，黑箱子的内壁贴附有电磁屏蔽材料，黑箱子的顶部设置有卫星信号转发天线和手机信号增强系统的室内天线，黑箱子的底部放置待检测卫星导航设备。本发明具有结构新颖、操作方便、动态性强、检测精度高等优点。

Description

一种高精度动态卫星导航设备检测车

技术领域

本发明涉及一种高精度动态卫星导航设备检测车，用于检测、评定卫星导航设备质量指标，属于全球导航卫星系统(GNSS)测试评估技术。

背景技术

发展循环经济，加快建设资源节约型、环境友好型社会，这是国家“十一五”计划提出的发展纲要。把节约资源作为基本国策，计量技术发挥着重要作用：企业要节能降耗，不配备合理数量的计量器具，就不可能知道能耗数据和效益情况；配备的计量器具如果准确度达不到要求，显示的数据也是无效的，甚至会带来负面影响。先进、精确的计量是计量器具准确、可靠的根本保证。卫星导航设备作为广泛应用在国土、环保、规划、勘探等行业的主要工具，近几年来增长势头迅猛，特别是中国的北斗导航系统正式开放后，新的一批带有北斗接收信号的卫星导航设备即将大规模上市，检测市场十分广阔。

从目前市场需求而言，在日常的卫星导航设备的质量检测中通常需要在有一定运动速度的外业操作情况下，对设备进行相关技术指标的鉴定检测工作，并通过与标准的卫星导航设备技术参数作对比，从而得出待检测设备是否满足相关计量标准。主要检测的项目有移动状况下设备的可用性、搜索卫星的完备性、设备的精度、设备的初始化时间等相关技术指标。为满足检测需要及达到特定的检测环境，需装备一台具有供电系统、计算机系统、通讯系统、卫星导航系统、卫星收转发系统、野外办公平台等多功能集一体的作业车辆，该车辆可装载标准的卫星导航设备主机及全频段卫星信号接收天线，同时能够实时查看其在车辆运动情况的相关技术参数，供检测其他卫星导航设备对比使用。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种高精度动态卫星导航设备检测车，其结构新颖、操作简单、检测精度高、实用性强、可实现多项导航设备指标综合检测。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种高精度动态卫星导航设备检测车，包括车体和设备机柜，其中设备机柜分为左右两部分；

在车体的顶部外侧设置有支持三系统八频点的卫星信号接收天线和手机信号增强系统的室外天线，在车体的顶部内侧设置有吸顶式的液晶显示器；

设备机柜的左部分为多层搁架机构，在搁架上设置有嵌入式工控机、一分四的卫星信号控制器、卫星导航基准设备、手机信号增强器、逆变器、双电瓶隔离器、配电面板、蓄电池和电池充电器；

设备机柜的右部分设计为内壁具有电磁信号吸收能力的黑箱子结构，黑箱子的内壁贴附有电磁屏蔽材料，黑箱子的顶部设置有支持三系统八频点的卫星信号转发天线和手机信号增强系统的室内天线，黑箱子的底部放置待检测卫星导航设备；

其中卫星信号接收天线、卫星信号控制器和卫星信号转发天线构成卫星信号收转发系统，逆变器、双电瓶隔离器、配电面板、蓄电池和电池充电器构成车载供电系统，室外天线、手机信号增强器和室内天线构成手机信号增强系统；

所述车体为整个检测系统的搭载平台，并完成检测过程中的正常行驶任务；

所述设备机柜为相关硬件的安放平台，采用合理的结构设计，保证各硬件之间良好的连接；

所述卫星信号接收天线用于实时接收三系统八频点的卫星信号，并通过馈线将接收的信号发送给卫星信号控制器；

所述卫星信号控制器具有信号放大功分的功能，将接收到的卫星信号分为四路相同的信号输出，一路通过馈线输出至卫星导航基准设备，二路通过馈线输出至卫星信号转发天线，三路和四路作为备用信号输出端口，便于事后数据采集与分析；

所述卫星信号转发天线将接收的卫星信号以无线的方式转发到黑箱子内，供待检测卫星导航设备接收；

所述电磁屏蔽材料可吸收发射到黑箱子内壁的电磁信号，防止其反射，造成多路径效应，采用粘贴的方式将其贴附与黑箱子内壁；

所述卫星导航基准设备对接收的卫星信号，首先进行包括滤波、解调、解码在内的处理，得到卫星观测文件和导航文件；然后对得到的卫星观测文件和导航文件进行定位解算得到包括坐标、经纬度、高程在内的定位信息；最后将得到的定位信息进行编码，再通过2/3G网络播发出去，上传到CORS中心；

所述待检测卫星导航设备对接收到的卫星信号的处理过程与卫星导航基准设备的处理过程基本一致；

所述室外天线可接收和发送2/3G信号，通过馈线将信号发送到手机信号增强器；

所述手机信号增强器对接收到的2/3G信号实现放大，保证测试过程中的2/3G信号的强度和稳定性；

所述室内天线可接收和发送2/3G信号，通过馈线将信号发送到手机信号增强器，保证黑箱子内有稳定的2/3G信号，实现待检测卫星导航设备与外界的通信；

所述逆变器将直流电转变为交流电供车载相关设备使用，通过电缆与车载电瓶连接；

所述双电瓶隔离器智能管理车载电瓶，保证主电瓶和第二电瓶良好正常的工作；

所述配电面板完成车载各功能部件的供电开关控制；

所述蓄电池作为车载电瓶无法供电情况下的备用电源使用；

所述蓄电池充电器完成对蓄电池的充电；

所述嵌入式工控机是整个系统的数据处理中心，安装有检测软件系统，接收CORS中心处理数据和待检测卫星导航设备发送的信息，具有包括数据获取、数据分析、数据显示、报表显示在内的功能。

基于本发明方案的检测车，保证了基准设备和待测设备接收信号的同源性，基准设备和待检测设备通过2/3G通讯模块与CORS中心通讯，完成RTK解算，得到高精度的定位信息。由于待检测设备被放置在黑箱子中，为保证2/3G通信的正常，通过手机信号增强系统完成这一功能。CORS中心将各设备的定位信息通过网络发送到车载工控机上，进行实时显示。同时工控机可对各设备接收的原始数据进行存储并做事后解算与分析，得出各设备的相关技术指标，从而来判定不同设备与基准设备之间的差异。最后，所有的信息以表报的形式进行输出显示，便于测试人员观察。检测车在行驶状况下，通过车载电瓶正常供电，在停车状况下启用蓄电池备用电源。

优选的，所述设备机柜的左部分为四层搁架机构，由上至下：嵌入式工控机设置在第一层；卫星信号控制器、卫星导航基准设备和手机信号增强器设置在第二层；逆变器和双电瓶隔离器设置在第三层；配电面板设置在第三层；蓄电池和电池充电器设置在第四层。

优选的，所述设备机柜的左部分后壁为镂空结构。

优选的，所述设备机柜设置在车体的后备箱内。

优选的，所述设备机柜的底部支撑脚均设置有减震结构。

有益效果：本发明提供的高精度动态卫星导航设备检测车，可对卫星导航设备作出检测评定，指导技术人员进行设备的选型；如此可大大减少实际工程应用中的设备问题，同时技术人员的劳动强度也大大降低，可大大缩短工程周期，带来直接的经济收益，进而促进经济发展；另外，本发明的检测车以及设备机柜，结构新颖简单、操作方便、动态性强、检测精度高。

附图说明

图1为本发明的后视结构示意图；

图2为本发明的正视结构示意图；

图3为本发明的俯视结构示意图；

图4为本发明设备的信号流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

如图1、图2、图3所示为一种高精度动态卫星导航设备检测车，包括车体1和设备机柜5，其中设备机柜5分为左右两部分；在车体1的顶部外侧设置有支持三系统八频点的卫星信号接收天线2和手机信号增强系统的室外天线16，在车体1的顶部内侧设置有吸顶式的液晶显示器3；设备机柜5的左部分为四层搁架机构，由上至下：嵌入式工控机4设置在第一层；卫星信号控制器7、卫星导航基准设备6和手机信号增强器17设置在第二层；逆变器8和双电瓶隔离器9设置在第三层；配电面板10设置在第三层；蓄电池11和电池充电器12设置在第四层。

设备机柜5的右部分设计为内壁具有电磁信号吸收能力的黑箱子结构，黑箱子的内壁贴附有电磁屏蔽材料13，黑箱子的顶部设置有支持三系统八频点的卫星信号转发天线14和手机信号增强系统的室内天线18，黑箱子的底部放置待检测卫星导航设备15。

其中卫星信号接收天线2、卫星信号控制器7和卫星信号转发天线14构成卫星信号收转发系统，逆变器8、双电瓶隔离器9、配电面板10、蓄电池11和电池充电器12构成车载供电系统，室外天线16、手机信号增强器17和室内天线18构成手机信号增强系统。

设备机柜5的尺寸为：长*宽*高＝1.10m*0.40m*0.68m，质量为35kg；本案利用车辆行李箱自身的结构，将设备机柜5设置在车体1的后备箱内，并且无需在后备箱内打孔，保证了原车的整体性。为了保证各个器件的安全稳定使用，在设备机柜5的底部支撑脚均设置有减振器，能够吸收70％的振动能量。所述设备机柜5的左部分后壁为镂空结构，保证嵌入式工控机4、卫星导航设备等的有效散热。

所述车体1为整个检测系统的搭载平台，并完成检测过程中的正常行驶任务。

所述设备机柜5为相关硬件的安放平台，采用合理的结构设计，保证各硬件之间良好的连接。

所述卫星信号接收天线2用于实时接收三系统八频点(BDS/GPS/GLONASS)的卫星信号，并通过馈线将接收的信号发送给卫星信号控制器7；卫星信号接收天线2具备以下特点：1、卫星信号接收天线2与前置放大器密封一体，以保证其工作正常，减少信号损失；2、能够接收来自任何方向的卫星信号，不产生死角；3、配备有扼流线圈和抑径板，以减弱多路径效应；4、卫星信号接收天线2的相位中心保持高度的稳定，并与其几何中心一致。

所述卫星信号控制器7具有信号放大功分的功能，将接收到的卫星信号分为四路相同的信号输出，一路通过馈线输出至卫星导航基准设备6，二路通过馈线输出至卫星信号转发天线14，三路和四路作为备用信号输出端口，便于事后数据采集与分析；

所述卫星信号转发天线14将接收的卫星信号以无线的方式转发到黑箱子内，供待检测卫星导航设备15接收。

所述电磁屏蔽材料13可吸收发射到黑箱子内壁的电磁信号，防止其反射，造成多路径效应，采用粘贴的方式将其贴附与黑箱子内壁。

所述卫星导航基准设备6对接收的卫星信号，首先进行包括滤波、解调、解码在内的处理，得到卫星观测文件和导航文件；然后对得到的卫星观测文件和导航文件进行定位解算得到包括坐标、经纬度、高程在内的定位信息；最后将得到的定位信息进行编码，再通过2/3G网络播发出去，上传到CORS中心(连续运行参考站系统中心)。卫星导航基准设备6采用康帕斯自主研发设备S6536B，该设备兼容BDS/GPS/GOLNASS三系统八频点，融合最新的整机嵌入技术，具有数据质量好、定位精度高、兼容性强、自主化管理、本地超大存储空间等特点；保障车载卫星导航系统北斗卫星三频数据的高精度采集及传输，同时兼容GPS、GLONASS，为实时及事后解算提供标准数据来源；同时该设备既可通过自身3G通讯模块实时接入CORS系统，上传高精度定位结果，又能通过串口通讯给车载检测系统提供事后标准数据，位置精度结果优于10mm。

所述待检测卫星导航设备15对接收到的卫星信号的处理过程与卫星导航基准设备6的处理过程基本一致。

所述室外天线16可接收和发送2/3G信号，通过馈线将信号发送到手机信号增强器17。

所述手机信号增强器17对接收到的2/3G信号实现放大，保证测试过程中的2/3G信号的强度和稳定性。

所述室内天线18可接收和发送2/3G信号，通过馈线将信号发送到手机信号增强器17，保证黑箱子内有稳定的2/3G信号，实现待检测卫星导航设备15与外界的通信。

所述逆变器8将直流电转变为交流电供车载相关设备使用，通过电缆与车载电瓶连接。

所述双电瓶隔离器9智能管理车载电瓶，保证主电瓶和第二电瓶良好正常的工作。

所述配电面板10完成车载各功能部件的供电开关控制。

所述蓄电池11作为车载电瓶无法供电情况下的备用电源使用。

所述蓄电池充电器12完成对蓄电池的充电。

所述嵌入式工控机4是整个系统的数据处理中心，安装有检测软件系统，接收CORS中心处理数据和待检测卫星导航设备15发送的信息，具有包括数据获取、数据分析、数据显示、报表显示在内的功能。嵌入式工控机4通过数据通讯模块，实现数据处理软件与CORS中心的数据交互，建立基准设备与计算机设备之间的连接，实现基准设备实时数据的存储，用于事后分析；数据处理软件从CORS中心获得的车载设备的相关信息，然后进行数据的处理分析，与基准设备进行指标对比，判定待检设备性能，将得到的结果进行实时显示，并根据用户的信息形成相关检测定制报表。各设备的定位信息及相关检测报表都通过液晶显示器实时显示。

车体采用双电瓶供电，当启动车辆时，双电瓶隔离器会比较主电瓶和第二电瓶的电压。如果主电瓶电压低于第二电瓶电压，并且第二电瓶的电压不低于10伏，同时双电瓶隔离器的辅助启动信号传感器测得的电压不低于3伏，于是双电瓶隔离器将接通第二电瓶，两个电瓶同时向起动机供电，辅助发动机启动。这一功能在频繁启动车辆时或低温下非常有用。当主电瓶电压达到13.2伏时，双电瓶隔离器会接通两个电瓶之间的连接，使发电机为第二电瓶充电。如果有用电器从接通的电瓶系统中取电致使系统电压降至低于12.8伏时，双电瓶隔离器将断开两个电瓶间的连接，发电机只为主电瓶充电，可以确保至少有一个电瓶的电不会被耗尽。双电瓶隔离器的控制电路具有延迟功能，可避免双电瓶隔离器对瞬间的电压波动作出响应。同时，车体配备输出电压为12V的蓄电池和电池充电器，可方便直接的与市电连接进行充电。无论是电瓶还是选电池供电，都可通过逆变器得到220V的交流电，供相关设备使用。配电面板包含开关控制、档位选择等控件，负责车载供电系统的配电控制。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种高精度动态卫星导航设备检测车，其特征在于：包括车体(1)和设备机柜(5)，其中设备机柜(5)分为左右两部分；

在车体(1)的顶部外侧设置有支持三系统八频点的卫星信号接收天线(2)和手机信号增强系统的室外天线(16)，在车体(1)的顶部内侧设置有吸顶式的液晶显示器(3)；

设备机柜(5)的左部分为多层搁架机构，在搁架上设置有嵌入式工控机(4)、一分四的卫星信号控制器(7)、卫星导航基准设备(6)、手机信号增强器(17)、逆变器(8)、双电瓶隔离器(9)、配电面板(10)、蓄电池(11)和电池充电器(12)；

设备机柜(5)的右部分设计为内壁具有电磁信号吸收能力的黑箱子结构，黑箱子的内壁贴附有电磁屏蔽材料(13)，黑箱子的顶部设置有支持三系统八频点的卫星信号转发天线(14)和手机信号增强系统的室内天线(18)，黑箱子的底部放置待检测卫星导航设备(15)；

其中卫星信号接收天线(2)、卫星信号控制器(7)和卫星信号转发天线(14)构成卫星信号收转发系统，逆变器(8)、双电瓶隔离器(9)、配电面板(10)、蓄电池(11)和电池充电器(12)构成车载供电系统，室外天线(16)、手机信号增强器(17)和室内天线(18)构成手机信号增强系统；

所述车体(1)为整个检测系统的搭载平台，并完成检测过程中的正常行驶任务；

所述设备机柜(5)为相关硬件的安放平台，采用合理的结构设计，保证各硬件之间良好的连接；

所述卫星信号接收天线(2)用于实时接收三系统八频点的卫星信号，并通过馈线将接收的信号发送给卫星信号控制器(7)；

所述卫星信号控制器(7)具有信号放大功分的功能，将接收到的卫星信号分为四路相同的信号输出，一路通过馈线输出至卫星导航基准设备(6)，二路通过馈线输出至卫星信号转发天线(14)，三路和四路作为备用信号输出端口，便于事后数据采集与分析；

所述卫星信号转发天线(14)将接收的卫星信号以无线的方式转发到黑箱子内，供待检测卫星导航设备(15)接收；

所述电磁屏蔽材料(13)可吸收发射到黑箱子内壁的电磁信号，防止其反射，造成多路径效应，采用粘贴的方式将其贴附与黑箱子内壁；

所述卫星导航基准设备(6)对接收的卫星信号，首先进行包括滤波、解调、解码在内的处理，得到卫星观测文件和导航文件；然后对得到的卫星观测文件和导航文件进行定位解算得到包括坐标、经纬度、高程在内的定位信息；最后将得到的定位信息进行编码，再通过2/3G网络播发出去，上传到CORS中心；

所述待检测卫星导航设备(15)对接收到的卫星信号的处理过程与卫星导航基准设备(6)的处理过程一致；

所述室外天线(16)可接收和发送2/3G信号，通过馈线将信号发送到手机信号增强器(17)；

所述手机信号增强器(17)对接收到的2/3G信号实现放大，保证测试过程中的2/3G信号的强度和稳定性；

所述室内天线(18)可接收和发送2/3G信号，通过馈线将信号发送到手机信号增强器(17)，保证黑箱子内有稳定的2/3G信号，实现待检测卫星导航设备(15)与外界的通信；

所述逆变器(8)将直流电转变为交流电供车载相关设备使用，通过电缆与车载电瓶连接；

所述双电瓶隔离器(9)智能管理车载电瓶，保证主电瓶和第二电瓶良好正常的工作；

所述配电面板(10)完成车载各功能部件的供电开关控制；

所述蓄电池(11)作为车载电瓶无法供电情况下的备用电源使用；

所述蓄电池充电器(12)完成对蓄电池的充电；

所述嵌入式工控机(4)是整个系统的数据处理中心，安装有检测软件系统，接收CORS中心处理数据和待检测卫星导航设备(15)发送的信息，具有包括数据获取、数据分析、数据显示、报表显示在内的功能。

2.根据权利要求1所述的高精度动态卫星导航设备检测车，其特征在于：所述设备机柜(5)的左部分为四层搁架机构，由上至下：嵌入式工控机(4)设置在第一层；卫星信号控制器(7)、卫星导航基准设备(6)和手机信号增强器(17)设置在第二层；逆变器(8)和双电瓶隔离器(9)设置在第三层；配电面板(10)设置在第三层；蓄电池(11)和电池充电器(12)设置在第四层。

3.根据权利要求2所述的高精度动态卫星导航设备检测车，其特征在于：所述设备机柜(5)的左部分后壁为镂空结构。

4.根据权利要求1所述的高精度动态卫星导航设备检测车，其特征在于：所述设备机柜(5)设置在车体(1)的后备箱内。

5.根据权利要求4所述的高精度动态卫星导航设备检测车，其特征在于：所述设备机柜(5)的底部支撑脚均设置有减震结构。