CN104007449B - 一种用于室内gps的球形接收器 - Google Patents

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喻世臣
赵建国
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Abstract

本发明提供一种用于室内GPS的球形接收器，包括球形基体、感光单元、锥形壳体和安装底座，球形基体采用铁磁性材料制成，安装底座采用强磁性材料制成，其中以球形基体的球心为锥尖，在球形基体的一侧车有120°锥角的锥形槽，锥形壳体安装在所述锥形槽内，感光单元安装在球形基体的球心位置，在球形基体内留有信号线接口以及用于布线的沟槽，信号线接口与感光单元之间通过内部接线连接，从信号线接口引出的外部接线与室内GPS主控盒连接，所述外部接线方向垂直于锥形槽开口方向，安装底座的工作面为球形凹面，其与球形基体无间隙配合。采用本发明实现了室内GPS的大尺寸空间精确测量，具有抗干扰性好、测量精度高、应用范围广等优点。

Description

一种用于室内GPS的球形接收器
技术领域
本发明涉及一种用于室内GPS的球形接收器，用于面向室内GPS固定点位的数字化测量，属于航空制造工程技术领域。
背景技术
室内GPS测量系统是基于GPS开发的一种解决大尺寸空间测量与定位问题的测量定位系统，具有抗干扰性好、一次标定多次使用、测量范围大，精度高、多任务可同时测量等优点。典型的室内GPS测量系统主要有三部分组成：发射器基站、接收器和数据通信网。然而目前采用的接收器主要采用柱形接收器，该接收器虽加工成本低，但是由于接收角度小，因此限制了测量范围，影响了测量效率与测量精度。
发明内容
针对以上不足，本发明提供一种用于室内GPS的球形接收器。
本发明的技术方案：一种用于室内GPS的球形接收器，包括球形基体、感光单元、锥形壳体和安装底座，球形基体采用铁磁性材料制成，安装底座采用强磁性材料制成，其中以球形基体的球心为锥尖，在球形基体的一侧车有120°锥角的锥形槽，锥形壳体安装在所述锥形槽内，感光单元安装在球形基体的球心位置，在球形基体内留有信号线接口以及用于布线的沟槽，信号线接口与感光单元之间通过内部接线连接，从信号线接口引出的外部接线与室内GPS主控盒连接，所述外部接线方向垂直于锥形槽开口方向，安装底座的工作面为球形凹面，其与球形基体无间隙配合。橡胶防护罩在非测量状态时紧扣在锥形壳体上，起到保护感光单元清洁并与外界隔离的作用。
本发明的有益效果：
1、机械结构简单，体积小，零部件少，寿命长，抗干扰性好，使用稳定；
2、安装快速，连接方便，使用效率高；
3、超大尺寸测量，且不受温度影响，表面耐磨性好；
4、球形基体可在安装底座上任意转动，自由度高，灵活性好；
5、球形基体球径与激光跟踪仪的大球球径相同，测量数据具有一致性和通用性，提高了测量的可靠度。
附图说明
图1是本发明的结构示意图一。
图2是本发明的结构示意图二。
具体实施方式
如图1和图2所示，一种用于室内GPS的球形接收器，包括球形基体1、感光单元2、锥形壳体3和安装底座4，球形基体1采用铁磁性材料制成，其直径为38.1mm（1.5英寸），可设计成与激光跟踪仪的大球球径相同，安装底座4采用强磁性材料制成。其中以球形基体1的球心为锥尖，在球形基体1的一侧车有120°锥角的锥形槽，锥形壳体3安装在所述锥形槽内。感光单元2由光电二极管、镜头和前端处理电路组成，借助影像仪将其安装在球形基体1的球心位置，误差小于3μm，在球形基体1内留有信号线接口5以及用于布线的沟槽，信号线接口5与感光单元2之间通过内部接线连接，从信号线接口5引出的外部接线与室内GPS主控盒连接，所述外部接线方向垂直于锥形槽开口方向，安装底座4的工作面为球形凹面，其与球形基体1无间隙配合。
工作时，先完成接线工作，使感光单元2与GPS主控盒连接，然后将球形基体1放在安装底座4的球形凹面上即可完成固定，紧接着安装底座4连同球形基体1置于待测点位上，此时可按测量需要任意调整锥形槽的开口方向，使感光单元2在更合适的角度尽可能多接收到发射器基站的信号。在非工作时，橡胶防护罩紧扣在锥形壳体上，起到保护感光单元清洁并与外界隔离的作用。
与激光跟踪仪的激光雷达等设备不同，室内GPS采用角交汇的测量方法，按三角定位原理测量出感光单元2的三维坐标，即在室内GPS的测量过程中，本发明的球形接收器根据发射器光信号到来的周期、光信号脉冲宽度等基本特征来判别发出光信号的发射器基站编号及光信号类型（扫描光或同步光），感光单元2内置的光电二极管将发射器基站发出的光信号转化为电信号，预处理电路将原始光电流信号进行放大并通过阈值判断将其二值化为逻辑脉冲，由光信号转化成的逻辑脉冲被输入前端处理电路中进行计时，并通过同一发射器基站两个扫描光信号与一个同步光到达时间间隔解算出接收器的方位角和仰角。只有一组方位角和仰角两个元素不足以计算接收器的空间位置，还需另外一个发射器才可以利用三角原理计算得到测量点的三维坐标。

Claims (1)

1.一种用于室内GPS的球形接收器，其特征在于：包括球形基体（1）、感光单元（2）、锥形壳体（3）和安装底座（4），球形基体（1）采用铁磁性材料制成，安装底座（4）采用强磁性材料制成，其中以球形基体（1）的球心为锥尖，在球形基体（1）的一侧车有120°锥角的锥形槽，锥形壳体（3）安装在所述锥形槽内，感光单元（2）安装在球形基体（1）的球心位置，在球形基体（1）内留有信号线接口（5）以及用于布线的沟槽，信号线接口（5）与感光单元（2）之间通过内部接线连接，从信号线接口（5）引出的外部接线与室内GPS主控盒连接，所述外部接线方向垂直于锥形槽开口方向，安装底座（4）的工作面为球形凹面，其与球形基体（1）无间隙配合。
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