CN105974444B - 一种差分卫星接收机动态校准装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种差分卫星接收机动态校准装置，特别涉及一种对差分接收机进行动态定位误差校准的装置，属于计量测试领域。本发明利用标准的大地基准点，设计标准转动臂，标准转动臂上的中心轴安装在大地标准点的对中芯轴中，将差分接收机基准站的天线安装在中心轴上，转臂的臂端安装小天线轴，并将移动站的天线安装在小天线轴上，围绕中心轴以某一速度转动标准转臂的同时记录接收机的输出，解算两天线之间的距离，解算出的距离与中心轴和小芯轴之间的实际值比较，得到差分接收机的动态定位误差。本发明操纵简单方便、可实现对差分接收机快速、绝对法校准。
Description
技术领域
本发明涉及一种差分卫星接收机动态校准装置，特别涉及一种对差分接收机进行动态定位误差校准的装置，属于计量测试领域。
背景技术
目前全球卫星导航/定位系统(GNSS)主要包括美国全球定位系统(GPS)、俄罗斯格林纳斯系统(GLONASS)、中国北斗系统和欧洲伽利略系统。这些系统能够在全球范围内提供全天候、全天时、高精度、高可靠的定位、导航和授时等服务。
GNSS系统主要由卫星系统、地面监测系统和用户系统(接收机)组成。用户接收机一般由天线、接收机和采集系统组成。目前接收机的单点定位误差大于1m，差分型接收机的定位精度可达cm级。差分型接收机包括固定站接收机、固定站天线、移动站接收机、移动天线、采集系统准成。
目前对差分接收机的静态校准采用将移动站和固定站的天线分别放置在已知大地坐标的两个基准点上，观察一个时段，利用移动站和固定站接收机的输出来解算出两站之间的距离，与两个基准点之间实际距离比较得到静态定位误差。而差分接收机的动态误差却还没有相应的装置和方法，本发明涉及的校准方法，可以实现对差分接收机的动态校准。
发明内容
本发明的目的是提供一种差分卫星接收机动态校准装置，该装置通过将差分接收机的动态定位误差直接溯源到长度基本量值，实现对接收机的动态定位误差绝对法校准。
本发明的目的是通过下述技术方案实现的。
一种差分卫星接收机动态校准装置，包括大地标准墩1和标准转动臂2两部分。标准点墩1包括基础部分3和对中芯轴4，对中芯轴固定在基础部分3上部的中心位置，其轴系垂直于当地水平面。标准转动臂2包括：中心轴5、横杆6、小天线轴7、锁紧螺母8、轴承9、轴承座10、上固定板11和下固定板12组成。上固定板11和下固定板12铆接在横杆6上；小天线轴7通过螺钉与上固定板11相联接。横杆6为带有通孔的方形结构。中心轴5依次穿过通孔、下固定板12与上固定板11，并通过锁紧螺母8与轴承9固定连接；中心轴5穿过横杆6的部分的高度与小天线轴7的高度相同；轴承座10通过螺钉固定在上固定板11上，轴承9置于轴承座10内；
所述横杆6为中空的长方形结构，材料为铝合金；
所述横杆6的通孔位于横杆6的中心位置；
所述小天线轴7的数量至少为一个；
工作过程：将标准转动臂2上的中心轴5下部插入到大地标准墩1的对中芯轴4中，中心轴5与对准芯轴4采用基孔制过渡配合，将差分接收机固定站的天线安装在中心轴的顶部，将移动站的天线安装在小天线轴7上。连接天线与固定站接收机、天线与移动站接收机，固定站接收机和移动站接收机按要求接线并上电，并将大地标准墩的坐标值输入到固定站接收机中。
转动标准转臂2上的横杆6，横杆6带动小天线轴7、移动站天线、上固定板11、下固定板12、轴承座10、轴承9外圈围绕中心轴5转动，转动过程中，固定站天线和中心轴5保持不动，移动站天线围绕固定站天线做圆周运动，固定站天线和移动站天线之间的距离大小始终保持为圆周运动的半径R值，R即为测量过程中的标准值。运动过程中实时采集移动站接收机输出的相应的坐标值(xi,yi,zi)，利用两点间距离公式求出两天线之间的距离Ri，
式中:xi—第i个采样时刻移动站接收机输出的X方向坐标值，单位：m；
yi—第i个采样时刻移动站接收机输出的Y方向坐标值,单位：m；
zi—第i个采样时刻移动站接收机输出的Z方向坐标值，单位：m；
x0—基准站接收机输出的X方向坐标值，单位：m；
y0—基准站接收机输出的Y方向坐标值,单位：m；
z0—基准站接收机输出的Z方向坐标值，单位：m；
用测量值Ri减去标准值R即得到被校接收机第i个采样时刻的测量误差R′i，
R′i＝Ri-R
式中:R—标准值，即移动站接收机天线与基准站接收机天线之间的实际距离，单位：m。
对R′i求均方根值得到被校准接收机的动态定位误差:
式中:σ—动态定位误差，单位：m
因此，定位误差直接溯源到长度计量基本量上，此方法操纵简单方便、可实现对差分接收机快速、绝对法动态校准。
有益效果
利用组网测得的大地标准点墩，采用标准转臂直接测量差分型接收机的动态定位误差。定位误差直接溯源到长度基本量上，操纵简单方便、可实现对差分接收机快速、绝对法校准。
附图说明
图1本发明所述装置图；
图2本发明标准点墩的剖示图；
图3本发明标准转臂示意图。
其中，1—大地标准墩、2—标准转动臂、3—基础部分、4—对中芯轴、5—中心轴、6—横杆、7—小天线轴、8—锁紧螺母、9—轴承、10—轴承座、11—上固定板、12—下固定板。
具体实施方式
下面结合附图与实施例子对本发明作进一步说明。
差分卫星接收机动态校准装置，如图1所示，包括大地标准墩1，如图2所示，和标准转动臂2，如图3所示。将中心轴5、横杆6、小天线轴7、锁紧螺母8、轴承9、轴承座10、上固定板11和下固定板12组装成标准转臂2，测量小天线轴7到中心轴5的距离为1.500m，将标准转动臂2上的中心轴5下部插入到大地标准墩1的对中芯轴4中，中心轴5与对准芯轴4采用基孔制过渡配合，将差分接收机固定站的天线安装在中心轴5的顶部，将移动站的天线安装在小天线轴7上。连接天线与固定站接收机、天线与移动站接收机，固定站接收机和移动站接收机按要求接线和上电，并将大地标准墩的坐标值输入到固定站接收机中。
转动标准转臂2上的横杆6，横杆6带动小天线轴7、移动站天线、上固定板11、下固定板12、轴承座10、轴承9外圈围绕中心轴5转动，转动过程中，固定站天线和中心轴5保持不动，移动站天线围绕固定站天线做圆周运动，固定站天线和移动站天线之间的距离大小始终保持为圆周运动的半径R值，R即为测量过程中的标准值。运动过程中实时采集移动站接收机输出的相应的坐标值，采集到的数据和处理结果如下表。
表1:某差分接收机校准结果
Claims (5)
1.一种差分卫星接收机动态校准装置，其特征在于：包括大地标准墩(1)和标准转动臂(2)两部分；大地标准墩(1)包括基础部分(3)和对中芯轴(4)，对中芯轴固定在基础部分(3)上部的中心位置，其轴系垂直于当地水平面；标准转动臂(2)包括：中心轴(5)、横杆(6)、小天线轴(7)、锁紧螺母(8)、轴承(9)、轴承座(10)、上固定板(11)和下固定板(12)；上固定板(11)和下固定板(12)铆接在横杆(6)上；小天线轴(7)通过螺钉与上固定板(11)相联接；横杆(6)为带有通孔的方形结构；中心轴(5)依次穿过通孔、下固定板(12)与上固定板(11)，并通过锁紧螺母(8)与轴承(9)固定连接；中心轴(5)穿过横杆(6)的部分的高度与小天线轴(7)的高度相同；轴承座(10)通过螺钉固定在上固定板(11)上，轴承(9)置于轴承座(10)内。
2.如权利要求1所述的一种差分卫星接收机动态校准装置，其特征在于：所述横杆(6)为中空的长方形结构，材料为铝合金。
3.如权利要求1所述的一种差分卫星接收机动态校准装置，其特征在于：所述横杆(6)的通孔位于横杆(6)的中心位置。
4.如权利要求1所述的一种差分卫星接收机动态校准装置，其特征在于：所述小天线轴(7)的数量至少为一个。
5.如权利要求1所述的一种差分卫星接收机动态校准装置的校准方法，其特征在于：标准转动臂(2)上的横杆(6)带动小天线轴(7)、移动站天线、上固定板(11)、下固定板(12)、轴承座(10)和轴承(9)外圈围绕中心轴(5)转动，此时固定站天线和中心轴(5)保持不动，移动站天线围绕固定站天线做圆周运动，固定站天线和移动站天线之间的距离大小始终保持为圆周运动的半径R值，R即为测量过程中的标准值；
转动标准转动臂(2)，移动站的天线绕固定站的天线作圆周运动，运动过程中实时采集移动站接收机输出的相应的坐标值(xi,yi,zi)，利用两点间距离公式求出两天线之间的距离Ri，
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<mo>+</mo>
<msup>
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<mo>-</mo>
<msub>
<mi>z</mi>
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</msub>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mn>2</mn>
</msup>
</mrow>
</msqrt>
</mrow>
式中:xi—第i个采样时刻移动站接收机输出的X方向坐标值，单位：m；
yi—第i个采样时刻移动站接收机输出的Y方向坐标值,单位：m；
zi—第i个采样时刻移动站接收机输出的Z方向坐标值，单位：m；
x0—基准站接收机输出的X方向坐标值，单位：m；
y0—基准站接收机输出的Y方向坐标值,单位：m；
z0—基准站接收机输出的Z方向坐标值，单位：m；
用测量值Ri减去标准值R即得到被校接收机的第i个采样时刻的测量误差Ri′，
Ri′＝Ri-R
式中:R为标准值，即移动站接收机天线与基准站接收机天线之间的实际距离，单位：m；
对Ri′求均方根值得到被校接收机的动态定位误差:
<mrow>
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<mi>n</mi>
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式中:σ为动态定位误差，单位：m；
n为采样点个数。
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