CN104931922B - 一种车载双天线卫星定向仪方位角传递装置与方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种车载双天线卫星定向仪方位角传递装置，主要包括主天线基座、主导航卫星天线、直角棱镜、副天线调平基座、光学靶标、副导航卫星天线、主接收机、副接收机和计算机。本发明还提供了基于上述装置的定向方法，具体为：测量棱镜与光学测量装置光轴之间的固定偏差角ψ1；光学测量装置实时对光学靶标成像，提取当前成像与初始成像在与两卫星天线方向垂直方向上的位置变化量dx，进而换算得到误差角度ψ2；主接收机结合主导航卫星天线位置和副导航卫星天线位置解算出卫星天线测量角ψ3；计算机计算方位棱镜的方位角ψ＝ψ3+ψ2‑ψ1。本发明将主导航天线和副导航天线安装至不同基座上，并对主要误差进行补偿，方便延长基线长度来满足测量精度的要求。

Description

一种车载双天线卫星定向仪方位角传递装置与方法
技术领域
本发明涉及卫星定向技术领域，具体涉及一种车载双天线卫星定向仪方位角传递装置与方法。
背景技术
卫星定向仪具有体积小、重量轻、价格低等优点，且不受磁场环境影响，无惯性漂移。在定向领域内得到了大量的应用。
在车载双天线卫星定向仪使用过程中，卫星定向仪方位角的传递成为影响车载双天线卫星定向仪使用可靠性的关键要素。通常将两天线、直角棱镜固连在同一刚体上，而后安装于车上。这种方法限制了两个天线之间的距离(基线长度)，从而降低了测量精度。如采用不固连于刚体上，则每次安装过程中会带来不同程度的安装误差，限制了双天线卫星定向仪的使用。
发明内容
为了克服现有技术中的不足，本发明提供了一种车载定向精度高、安装使用方便、基线可调整的车载双天线卫星定向方位角传递装置与方法。
一种车载双天线卫星定向仪方位角传递装置，包括主天线基座、测量装置固定夹、光学测量装置、主导航卫星天线、棱镜转接台、直角棱镜、副天线调平基座、光学靶标、副导航卫星天线、系统电源、主接收机、副接收机和计算机、主调平基座、调平螺柱；其中，
光学测量装置通过光学测量装置固定夹固定于主天线基座上，主导航卫星天线固定于测量装置固定夹顶部，棱镜通过棱镜转接台安装于主天线基座上；主天线基座安装于主调平基座上；
副导航卫星天线固定于光学靶标上，光学靶标固定于副调平基座上；
主调平基座和副调平基座通过调平螺柱安装于车辆顶部的平台上；
主导航卫星天线通过射频电缆与主接收机相连；副导航卫星天线通过射频电缆与副接收机相连；主接收机与副接收机通过数据线连接；系统电源为光学测量装置、光学靶标、主接收机和副接收机供电；主接收机和光学测量装置通过数据线与计算机连接。
基于所述装置的车载双天线卫星定向方法，具体为：
S1、测量棱镜与光学测量装置光轴之间的固定偏差角ψ1；
S2、调平主天线基座和光学靶标；
S3、启用系统电源供电；
S4、光学测量装置实时对光学靶标成像，提取当前成像与初始成像在与两卫星天线方向垂直方向上的位置变化量dx，进而换算得到误差角度ψ L为主、副导航卫星天线之间的基线距离；
S5、副接收机将解算出的副导航卫星天线位置传送给主接收机，主接收机结合主导航卫星天线位置和副导航卫星天线位置解算出卫星天线测量角ψ3；
S6、计算机计算方位棱镜的方位角ψ＝ψ3+ψ2-ψ1。
本发明的有益技术效果体现在：
本发明将主导航天线和副导航天线安装至不同基座上，可根据实际需要，方便延长基线长度来满足测量精度的要求；并将光学测角装置融入双天线卫星定向中，对由于车行驶造成两个基座晃动产生的误差进行补偿；同时考虑到棱镜安装误差，对其进行了有效补偿。本发明应用于车载惯性定位定向领域，可实现较高的定向精度。本发明采用的综合方案经试验验证，能够很好地适应车载环境，工作状态下对车辆运行中带来的振动和冲击具有明显的抗干扰性，系统的可靠性良好。
附图说明
图1为基于车载双天线卫星定向仪总图；
图2为车载双天线卫星定向仪轴测图；
图3为基于车载双天线卫星定向仪总图；
图4为主天线装置前视图；
图5为主天线装置侧视图；
图6为主天线装置后视图；
图7为副天线装置侧视图；
图8为副天线装置前视图；
图9为光学测量装置结构图；
图10为光学测量装置工作原理示意图。
图中：
1-主天线基座 2-测量装置固定夹 3-光学测量装置 4-主导航卫星天线 5-棱镜转接台 6-方位棱镜 7-副调平基座 8-光学靶标 9-副导航卫星天线 10-计算机 11-主接收机 12-副接收机 13-系统电源 14-主调平基座 15-调平螺柱
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。
图1中所示的车载双天线卫星定向装置，包括主天线基座1、测量装置固定夹2、光学测量装置3、主导航卫星天线4、棱镜转接台5、直角棱镜6、副天线调平基座7、光学靶标8、副导航卫星天线9、系统电源13、主接收机11、副接收机12和计算机10、主调平基座14、调平螺柱15。
在本实施例中主导航卫星天线4与副导航卫星天线9结构相同。
其中，光学测量装置固定夹2将光学测量装置3固定在主天线基座1上，主导航卫星天线4固定在测量装置固定夹2顶部，棱镜6通过棱镜转接台5和光学测量装置共同安装在主天线基座1上。主天线基座1安装与 主天线调平基座14上。副导航卫星天线9固定在光学靶标8上，光学靶标8固定于副调平基座7上。主导航卫星天线4通过射频电缆与主接收机11相连。副导航卫星天线9通过射频电缆与副接收机12相连，主接收机11与副接收机12通过数据线连接。系统电源13为光学测量装置3、光学靶标8、主接收机11和副接收机12供电。主接收机11与光学测量装置3通过数据线与计算机10连接。主调平基座14和副调平基座7通过调平螺柱15安装与车辆平台上。
在本实施例中，主调平基座14位于车尾，副调平基座位于车头。
在本实施例中，为保持高精度，主导航卫星天线4应安装于光学测量装置3物镜顶部。主基座14处于水平状态时应保证主导航卫星天线4处于水平状态，主导航卫星天线4的相位中心轴线垂直于水平面。
在本实施例中，棱镜转接台5应垂直于主天线基座1的接触面上，直角棱镜6安装在棱镜转接台5上时应保证直角棱镜棱线的水平度。光学测角装置3与棱镜转接台5相对位置固定后不再进行拆卸。
在本实施例中，光学靶标8与副调平基座7的接触面水平度应得到保证。副调平基座7处于水平状态时应保证安装于光学靶标8的副导航卫星天线9的中心轴线垂直于水平面。
在本实施例中，每次定向仪开始测量时，需调节调平螺柱15使得主调平基座14、副调平基座7水平度小于20″。
在本实施例中，方位棱镜6通过棱镜转接台5安装后的棱线应平行于主天线基座1。安装调试完成后，方位棱镜6与光学测量装置3位置相对固定，测量方位棱镜6与光学测量装置光轴之间的固定偏差角，设为系统误差ψ1。
在本实施例中，光学测量装置3结构如图9所示，包括光学透镜组和CCD像面组。光学靶标8的正面由四个高亮发光二极管按中心十字方式组成。工作原理如图10所示，根据几何光学原理，当靶标与CCD测量装置 在透镜视场平面内有相对位移时，靶标在CCD平面所成像与初始成像存在相对位移，该位移在与两卫星天线方向垂直方向的分量为dx，换算得到误差角度L为两卫星天线的基线长度。如此通过测量光学靶标8在光学测量装置中形成图像的变化来测量角度，光学测量装置3实时地将测量结果传输至计算机10。
在本实施例中，双天线卫星定向仪输出结果的计算方式为：副导航卫星天线9接收GPS导航信息并传送给副接收机12，副接收机12依据GPS导航信息解算出副导航卫星天线9的位置并传送至主接收机11。主导航卫星天线4接收GPS导航信息并传送给主接收机11，主接收机11解算主导航卫星天线4的位置信息后结合接收到副接收机12的位置信息经定向解算后得到卫星天线测量角ψ3。卫星天线测量角ψ3是指主、副导航天线的基线与真北方向的夹角。鉴于卫星天线位置和卫星天线测量角属于现有技术，在此不再赘述
计算机10通过计算给出方位棱镜的方位角(方位棱镜6法线方向与真北方向的夹角)。计算公式为：
ψ＝ψ3+ψ2-ψ1
即完成本次方位角计算，通过外部瞄准设备对方位棱镜6可进行方位角传递。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种车载双天线卫星定向仪方位角传递装置，其特征在于，包括主天线基座(1)、测量装置固定夹(2)、光学测量装置(3)、主导航卫星天线(4)、棱镜转接台(5)、直角棱镜(6)、副天线调平基座(7)、光学靶标(8)、副导航卫星天线(9)、系统电源(13)、主接收机(11)、副接收机(12)和计算机(10)、主调平基座(14)、调平螺柱(15)；其中，
光学测量装置(3)通过测量装置固定夹(2)固定于主天线基座(1)上，主导航卫星天线(4)固定于测量装置固定夹(2)顶部，直角棱镜(6)通过棱镜转接台(5)安装于主天线基座(1)上；主天线基座(1)安装于主调平基座(14)上；
副导航卫星天线(9)固定于光学靶标(8)上，光学靶标(8)固定于副天线调平基座(7)上；
主调平基座(14)和副天线调平基座(7)通过调平螺柱(15)安装于车辆顶部的平台上；
主导航卫星天线(4)通过射频电缆与主接收机(11)相连；副导航卫星天线(9)通过射频电缆与副接收机(12)相连；主接收机(11)与副接收机(12)通过数据线连接；系统电源(13)为光学测量装置(3)、光学靶标(8)、主接收机(11)和副接收机(12)供电；主接收机(11)和光学测量装置(3)通过数据线与计算机(10)连接。
2.基于权利要求1所述装置的车载双天线卫星定向方法，其特征在于，具体为：
S1、测量直角棱镜(6)与光学测量装置(3)光轴之间的固定偏差角ψ1；
S2、调平主天线基座(1)和光学靶标(8)；
S3、启用系统电源(13)供电；
S4、光学测量装置(3)实时对光学靶标成像，提取当前成像与初始成像在与两卫星天线方向垂直方向上的位置变化量dx，进而换算得到误差角度L为主、副导航卫星天线之间的基线距离；
S5、副接收机12将解算出的副导航卫星天线位置传送给主接收机(11)，主接收机(11)结合主导航卫星天线位置和副导航卫星天线位置解算出卫星天线测量角ψ3；
S6、计算机(10)计算直角棱镜(6)的方位角ψ＝ψ3+ψ2-ψ1。
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