CN110208734A - 电子测向集成系统及方法 - Google Patents

Abstract

一种电子测向集成系统及方法，该电子测向集成系统包括基于GNSS系统定位信号的双接收天线测向设备、激光束发射装置、蓝牙通信传输模块，以及接收测向数据的移动通信终端。测向设备两端为GNSS卫星接收天线，一端为主天线，另一端为辅天线；激光束发射装置安装于测向设备上。本发明拓展了现有GNSS测向设备的测量空间范围，避免被测对象对GNSS信号的干扰；简化了现有测向设备需要安装屏显的问题，并避免了人员近距离观察屏显干扰GNSS信号带来测量误差的问题。

Description

电子测向集成系统及方法

技术领域

本发明涉及电子测向集成技术领域，特别涉及一种电子测向集成系统及方法。

背景技术

经过调研发现，目前市场上高精度指向测量设备主要采用双GNSS(GlobalNavigation Satellite System，全球卫星导航系统)天线接收全球卫星导航系统(GNSS)的定位信号，进行差分处理获得被测对象方向与当地真北方向的夹角的技术，实现高精度的方位指向测量。GNSS包括GPS、GLONASS、Galileo、北斗等全球导航卫星系统。

这种GNSS指向测量设备需要贴近待测对象，使测量设备指向测量基准与待测方向一致，并固定下来，然后实现指向的测量。若待测对象为相距较远的两个点，则需要利用目测来进行对准，难以操作；若待测对象或其周围具有遮挡GNSS信号的部件或物体时，这种测量仪器就无法进行准确的测量；若待测对象为金属等带有电磁场或容易被电磁场影响、能够反射或散射GNSS定位信号的材质，则GNSS信号会被干扰不能给出准确的所需结果，造成测量失败；若待测对象周围具有其它强电磁干扰也无法进行准确测量。上述多种情况均使现有的GNSS测量仪难以发挥作用，带来很多问题和不便。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种电子测向集成系统，以期至少部分地解决上述提及的技术问题中的至少之一。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种电子测向集成系统，包括：测向设备、激光束发射装置和通信模块，其中：

所述测向设备为双GNSS天线测向设备，其两端设置有两个GNSS天线，用于接收全球导航卫星系统定位信号，然后解析两个GNSS天线接收的GNSS系统定位导航信号，计算得到设备双天线相位中心连线指向，作为被测对象与当地真北方向的夹角；

所述激光束发射装置安装于测向设备的双GNSS天线的相位中心连线或其平行线上，能够沿测向设备双天线相位中心连线或其平行线方向发射可见光激光束；

所述通信模块集成在所述测向设备中，能够通过蓝牙协议向与其连接的一移动通信终端传输测向结果数据。

所述测向设备包括主体支架、GNSS主天线、GNSS辅天线、GNSS信号处理模块和供电电池；其中：

所述主体支架用于给测向设备的其他部分提供支持固定的框架，为两个GNSS天线提供一定的基线长度；

所述GNSS主天线与GNSS辅天线即所述的两个GNSS天线，分别用于接收GNSS系统发射的定位导航信号；

所述GNSS信号处理模块处理GNSS主天线与GNSS辅天线接收到的所述定位导航信号，将其进行比对处理，得到GNSS主天线相位中心指向GNSS辅天线相位中心的连线与当地真北方向夹角；

所述供电电池用于为所有耗电设备系统供电。

所述测向设备通过充电线与外接供电电源连接实现供电，充电线采用USB接口协议，方便与各种充电宝连接进行供电。

所述激光束发射装置为一个或两个可见光激光束发射装置，发射的可见光激光束平行于所述测向设备的两天线相位中心连线方向；若为单个激光束发射装置则激光束指向由主天线指向辅天线方向；若为两个激光束发射装置则两束激光位于同一直线上，且指向相反的方向；

所述通信模块，每隔一定时间向与其连接的移动通信终端传输测向结果数据。

所述电子测向集成系统还包括若干移动通信终端，所述移动通信终端接收所述通信模块传输的测向结果数据，并对其进行分析处理，通过移动通信终端的屏幕显示测量与分析处理结果。

所述移动通信终端为手机或便携式电脑，能够运行解析测向数据、分析处理测量结果的应用程序。

一种采用如权利要求1～7任一项所述的电子测向集成系统进行的测向方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：把所述电子测向集成系统放置到合适的位置，所述位置距离待测对象3～6米，优选5米；

步骤2：开启激光束发射装置，调整测向设备摆放方向，所述激光束发射装置向被测对象方向发射可见光激光束进行对准，使激光束方向与被测对象所需测量方向贴合，即将所述测向设备的指向作为被测对象的方向；

步骤3：将移动通信终端与所述电子测向集成系统建立连接，在移动通信终端的屏幕上显示测向结果数据；

步骤4：待测向结果数据趋于稳定时，记录所述测向结果数据，即为待测对象的方向。

基于上述技术方案，本发明的电子测向集成系统相对于现有技术至少具有如下有益效果之一：

1、该电子测向集成系统可以放置在与待测对象有一定距离的地点或位置，通过可见光激光束对准待测对象即可，而不必人用视线进行瞄准，解决了较远距离、较大空间范围的指向测量问题，提升了测量精度，简化了使用操作；

2、该电子测向集成系统可以放置在与待测对象有一定距离的地点或位置，可以有效避免被测对象或周围物体对GNSS信号的遮挡与反射散射，可以远离GNSS信号干扰源，确保了测量精度，加快了测量速度；

3、用户可以通过移动通信终端随时查看测向结果，不必蹲守在该电子测向集成系统前，避免了人为活动对GNSS信号的干扰，一定程度上提升测向精度；

4、采用外接通用的充电宝等标准电源或供电电池进行供电，方便设备电源的获取，提高了适用范围。

附图说明

图1为本发明的实施例1的电子测向集成系统的整体结构示意图，该图包括一个激光束发射装置；

图2为本发明的实施例2的电子测向集成系统的整体结构示意图，该图包括两个激光束发射装置。

具体实施方式

本发明的发明构思在于，考虑到目前市场上测向设备大多是通过测量自身摆放指向从而实现对待测对象的方向测量，因此测向时需要固定在待测对象的纵向中心线上，或者是平行于待测对象中心线的位置。如果待测对象的表面不规则，则难以完成方向测量。测向仪大多采用GNSS定位，因此天线上方不能有遮挡，且要求所安装位置周边无强电磁干扰。这也导致传统测向仪使用不便，很难对存在电磁干扰的对象进行测向。因此本发明提出了一种电子测向集成系统，其基本原理是：利用安装在测向仪纵向中心线上的可见光激光束发射装置，在与待测对象有一定距离的位置，向待测对象发射激光，完成对准，从而避免受到来自待测对象的电磁干扰；测向仪通过蓝牙传输模块将测向结果无线传输到移动通信终端(如手机)，供用户查看，能一定程度上减少人为活动对测向结果造成干扰。从而，本发明的电子测向集成系统可以解决现有GNSS测向设备难以对不便安装测量设备、不便进行对准、具有GNSS信号遮挡与反射、具有GNSS信号干扰等条件下的方位指向精确测量问题，是一种改进的GNSS测向设备。

具体地，本发明的电子测向集成系统，包括：测向单元、激光束发射单元和蓝牙传输单元，其中：

测向单元为双GNSS天线测向设备，其两端设置有两个GNSS天线，用于接收全球导航卫星系统的定位导航信号；该测向单元解析该两个GNSS天线接收的GNSS定位导航信号，计算得到该测向单元的双GNSS天线相位中心的连线指向，作为被测对象与当地真北方向的夹角；

激光束发射单元安装于测向单元的双GNSS天线的相位中心连线或其平行线上，沿测向单元双GNSS天线的相位中心连线或其平行线方向发射可见光激光束；

蓝牙传输单元集成在所述测向单元中，用于通过蓝牙协议向外输出测向结果数据。

其中，测向单元包括主体支架、GNSS主天线、GNSS辅天线和GNSS信号处理模块。其中：

主体支架给测向单元以及其它部分提供支持固定的框架，为两个GNSS接收天线提供一定的基线长度；

GNSS主天线与GNSS辅天线分别用于接收GNSS系统发射的定位导航信号；

GNSS信号处理模块处理GNSS主天线与GNSS辅天线接收到的定位导航信号，进行比对处理，得到GNSS主天线相位中心指向GNSS辅天线相位中心的连线与当地真北方向夹角。

其中，该测向单元还包括供电电池，用于为所有耗电设备系统供电。

其中，该测向单元通过充电线与外接供电电池连接实现供电，充电线采用USB接口协议，方便与各种充电宝连接进行供电。

其中，激光束发射单元为一个或两个可见光激光束发射装置，发射的可见光激光束平行于测向单元两GNSS天线的相位中心连线方向；若为单个激光束发射装置则激光束指向由主天线指向辅天线方向；若为两个激光束发射装置则两束激光位于同一直线上，且指向相反的方向；

其中，在测向时激光束发射单元向被测对象方向发射可见光激光束进行对准，使激光束方向与被测对象所需测量方向贴合，即将测向单元的指向作为被测对象的方向。

其中，该电子测向集成系统还包括移动通信终端，该移动通信终端通过蓝牙协议与蓝牙传输单元连接，从而接收其发送的测向结果数据，并进行进一步分析处理、存储记录，通过终端上的屏幕显示测量与分析处理结果。

其中，蓝牙传输单元每隔一定时间向移动通信终端传输测向结果数据。

其中，移动通信终端为手机或便携式电脑，能够运行解析测向数据、分析处理测量结果、对各种结果进行存储管理的应用程序，接收蓝牙传输单元传输的测向结果数据，进行分析处理与存储记录，并在显示屏幕上显示测量与查阅结果，供用户查看。

一种采用上述的电子测向集成系统进行的测向方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：把所述电子测向集成系统放置到合适位置，该位置距离待测对象5米，检查各个模块后，启动仪器；

步骤2：开启激光束发射装置，调整测向设备摆放方向，使激光束沿测向设备纵向中心线对准待测对象；

步骤3：开启移动终端，打开蓝牙，连接电子测向集成系统的蓝牙模块，在移动终端的屏幕上读取测向结果。

步骤4：测向结果不断更新，待测向结果趋于稳定时，记录该结果，即为待测对象的方向。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。下述参照附图对本发明实施方式的说明旨在对本发明的总体发明构思进行解释，而不应当理解为对本发明的一种限制。

实施例1

参见图1，本发明的实施例1提供一种电子测向集成系统，包括测向设备(测向单元)、激光束发射装置(激光束发射单元)、蓝牙传输模块(蓝牙传输单元)、移动通信终端。其中：所述测向设备两端为GNSS天线，可以接收GPS、GLONASS、Galileo、北斗等全球导航卫星系统定位导航信号；然后解析其两端天线接收的GNSS系统定位导航信号，计算得到设备双天线相位中心连线指向，作为被测对象与当地真北方向的精确夹角；所述激光束发射装置安装于测向设备纵向中心线上，发射的可见光激光束平行于测向设备两天线相位中心连线方向，且从主天线指向辅天线，如图1中箭头所示，使用时可以利用该可见的激光束对准远处的待测对象，避免对待测对象的过度靠近；所述蓝牙传输模块集成在所述测向设备中，通过蓝牙协议和所述移动通信终端连接并进行测向结果数据传输；所述移动终端可以通过蓝牙协议和所述蓝牙传输模块连接，接收并显示方向测量结果，还可以进行进一步分析处理、存储记录等，可以通过终端上的屏幕显示测量与分析处理结果。

实施例2

参见图2，本发明的实施例2提供一种电子测向集成系统，与图1的区别是具有2个激光束发射装置，两个激光束发射装置发射的两束激光位于同一直线上，该直线平行于测向设备两天线相位中心连线方向，且指向相反的方向，如图2中的两个箭头所示。图2的发明实施例方便位于待测对象中间位置安置测向设备，使一束激光对准待测对象的一端，另一束激光对准待测对象的另一端，对于待测对象有一定距离时操作起来会很方便。

本发明的电子测向集成系统具体工作过程如下：

在实验位置做好准备工作，把本发明的电子测向集成系统放置到实验位置，实验位置距离待测对象5米左右，检查各个模块后，启动仪器；

开启激光束发射装置，调整测向设备摆放方向，使激光束沿测向设备纵向中心线对准待测对象；

开启移动终端，打开蓝牙，连接电子测向集成系统的蓝牙模块，在移动终端的屏幕上读取测向结果。

测向结果不断更新，待测向结果趋于稳定时，记录该结果，即为待测对象的方向。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种电子测向集成系统，其特征在于，包括：测向设备、激光束发射装置和通信模块，其中：

所述测向设备为双GNSS天线测向设备，其两端设置有两个GNSS天线，用于接收全球导航卫星系统定位信号，然后解析两个GNSS天线接收的GNSS系统定位导航信号，计算得到设备双天线相位中心连线指向，作为被测对象与当地真北方向的夹角；

所述激光束发射装置安装于测向设备的双GNSS天线的相位中心连线或其平行线上，能够沿测向设备双天线相位中心连线或其平行线方向发射可见光激光束；

所述通信模块集成在所述测向设备中，能够通过蓝牙协议向与其连接的一移动通信终端传输测向结果数据。

2.根据权利要求1所述的电子测向集成系统，其特征在于，所述测向设备包括主体支架、GNSS主天线、GNSS辅天线、GNSS信号处理模块和供电电池；其中：

所述主体支架用于给测向设备的其他部分提供支持固定的框架，为两个GNSS天线提供一定的基线长度；

所述GNSS主天线与GNSS辅天线即所述的两个GNSS天线，分别用于接收GNSS系统发射的定位导航信号；

所述GNSS信号处理模块处理GNSS主天线与GNSS辅天线接收到的所述定位导航信号，将其进行比对处理，得到GNSS主天线相位中心指向GNSS辅天线相位中心的连线与当地真北方向夹角；

所述供电电池用于为所有耗电设备系统供电。

3.根据权利要求1所述的电子测向集成系统，其特征在于，所述测向设备通过充电线与外接供电电源连接实现供电，充电线采用USB接口协议，方便与各种充电宝连接进行供电。

4.根据权利要求1所述的电子测向集成系统，其特征在于，所述激光束发射装置为一个或两个可见光激光束发射装置，发射的可见光激光束平行于所述测向设备的两天线相位中心连线方向；若为单个激光束发射装置则激光束指向由主天线指向辅天线方向；若为两个激光束发射装置则两束激光位于同一直线上，且指向相反的方向；

5.根据权利要求1所述的电子测向集成系统，其特征在于，所述通信模块，每隔一定时间向与其连接的移动通信终端传输测向结果数据。

6.根据权利要求1所述的电子测向集成系统，其特征在于，所述电子测向集成系统还包括若干移动通信终端，所述移动通信终端接收所述通信模块传输的测向结果数据，并对其进行分析处理，通过移动通信终端的屏幕显示测量与分析处理结果。

7.根据权利要求6所述的电子测向集成系统，其特征在于，所述移动通信终端为手机或便携式电脑，能够运行解析测向数据、分析处理测量结果的应用程序。

8.一种采用如权利要求1～7任一项所述的电子测向集成系统进行的测向方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：把所述电子测向集成系统放置到合适的位置，所述位置距离待测对象3～6米，优选5米；

步骤2：开启激光束发射装置，调整测向设备摆放方向，所述激光束发射装置向被测对象方向发射可见光激光束进行对准，使激光束方向与被测对象所需测量方向贴合，即将所述测向设备的指向作为被测对象的方向；

步骤3：将移动通信终端与所述电子测向集成系统建立连接，在移动通信终端的屏幕上显示测向结果数据；

步骤4：待测向结果数据趋于稳定时，记录所述测向结果数据，即为待测对象的方向。