CN112099070A - 测向方法、测向装置、测向系统及基准站 - Google Patents

Abstract

本申请实施例适用于测向技术领域，提供了一种测向方法、测向装置、测向系统及基准站，所述方法包括：接收第一接收机的第一位置信息；以及，接收第二接收机的第二位置信息；其中，所述第一位置信息由所述第一接收机根据所述第一接收机和第三接收机的第一相对位置解算得到，所述第二位置信息由所述第二接收机根据所述第二接收机和所述第三接收机的第二相对位置解算得到，所述第一接收机与所述第二接收机位于第一基准站内，所述第三接收机位于第二基准站内；根据所述第一位置信息和所述第二位置信息进行测向。采用上述方法，可以提高测向精度。

Description

测向方法、测向装置、测向系统及基准站

技术领域

本申请属于测向技术领域，特别是涉及一种测向方法、测向装置、测向系统及基准站。

背景技术

现有技术中，卫星测向主要是通过在基准站内采用传统的双天线、双定位模块的方式来实现。如图1所示，是现有技术中的一种测向方法的示意图。按照图1所示的测向方法，同一基准站内配置有两个接收机，即图1中的接收机101和接收机102。每个接收机分别与天线连接，其中，接收机101与天线103连接，接收机102与天线104连接。在工作时，接收机101和接收机102分别接收天线103和天线104的卫星信号，并进行自身的位置信息解算。在此过程中，可以利用其中一个接收机(例如，接收机101)作为基准，向另一个接收机(例如，接收机102)发送位置解算修正信息，使接收机102在进行位置解算时受接收机101位置的相对限制。

上述两个接收机在工作时，通过分别把各自解算得到的位置信息及卫星原始信息发给微控制单元(microcontroller unit，MCU)，可供MCU采用测向算法求解得到两个天线中心两点之间的连线与正北方向的夹角，输出测向结果。但是，同一基准站内的两个接收机相互之间的距离较近，基于距离较近的多个接收机的相对位置计算得到的测向结果的精度较低。

发明内容

有鉴于此，本申请实施例提供了一种测向方法、测向装置、测向系统及基准站，以解决现有技术中基于同一基准站内的接收机计算得到的测向结果的精度较低的问题。

本申请实施例的第一方面提供了一种测向方法，包括：

接收第一接收机的第一位置信息；以及，

接收第二接收机的第二位置信息；其中，所述第一位置信息由所述第一接收机根据所述第一接收机和第三接收机的第一相对位置解算得到，所述第二位置信息由所述第二接收机根据所述第二接收机和所述第三接收机的第二相对位置解算得到，所述第一接收机与所述第二接收机位于第一基准站内，所述第三接收机位于第二基准站内；

根据所述第一位置信息和所述第二位置信息进行测向。

本申请实施例的第二方面提供了一种测向装置，包括：

第一位置信息接收模块，用于接收第一接收机的第一位置信息；以及，

第二位置信息接收模块，用于接收第二接收机的第二位置信息；其中，所述第一位置信息由所述第一接收机根据所述第一接收机和第三接收机的第一相对位置解算得到，所述第二位置信息由所述第二接收机根据所述第二接收机和所述第三接收机的第二相对位置解算得到，所述第一接收机与所述第二接收机位于第一基准站内，所述第三接收机位于第二基准站内；

测向模块，用于根据所述第一位置信息和所述第二位置信息进行测向。

本申请实施例的第三方面提供了一种测向装置，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述第一方面所述的测向方法。

本申请实施例的第四方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述第一方面所述的测向方法。

本申请实施例的第五方面提供了一种计算机程序产品，当所述计算机程序产品在测向装置上运行时，使得所述测向装置执行上述第一方面所述的测向方法。

本申请实施例的第六方面提供了一种测向系统，包括第一基准站和第二基准站，所述第一基准站包括第一接收机、第二接收机和测向装置，所述第二基准站包括第三接收机；其中：

所述第一接收机，用于根据所述第一接收机和所述第三接收机的第一相对位置解算得到第一位置信息；

所述第二接收机，用于根据所述第二接收机和所述第三接收机的第二相对位置解算得到第二位置信息；

所述测向装置，用于根据所述第一位置信息和所述第二位置信息进行测向。

本申请实施例的第七方面提供了一种基准站，所述基准站为上述第六方面所述的第一基准站。

与现有技术相比，本申请实施例包括以下优点：

本申请实施例，通过安装于同一基准站内的两个接收机各自与另一基准站内的接收机之间的相对位置关系，例如，第一基准站内的第一接收机与第二基准站内的第三接收机之间的第一相对位置关系，以及第一基准站内的第二接收机与第二基准站内的第三接收机之间的第二相对位置关系，可以解算得到第一接收机和第二接收机的位置信息，从而测向装置可以基于上述位置信息进行测向。采用上述方法，可以消除由于接收机的定位误差导致的各种问题，提高测向精度。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有技术中的一种测向方法的示意图；

图2是本申请实施例提供的一种测向方法的原理示意图；

图3是本申请实施例提供的一种测向系统的示意图；

图4是本申请实施例提供的一种测向方法的步骤流程示意图；

图5是本申请实施例提供的一种测向装置的示意图；

图6是本申请实施例提供的另一种测向装置的示意图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请实施例。然而，本领域技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其他实施例中也可以实现本申请。在其他情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本申请的描述。

通常，通过在基准站内采用传统的双天线、双定位模块的方式来进行测向的前提，是需要知道一个天线指向另一个天线的基线向量。如图2所示，是本申请实施例提供的一种测向方法的原理示意图。在图2中，天线1与天线2属于同一基准站内的两个天线，通过天线1接收的卫星信号用于传输至第一接收机进行定位解算，通过天线2接收的卫星信号用于传输至第二接收机进行定位解算。天线1和天线2分别位于图2中的定位圆A与定位圆B各自的圆心位置，定位圆A与定位圆B所覆盖的区域可近似看作是第一接收机和第二接收机的定位解算位置。

当天线1与天线2之间的基线距离较近时，例如，天线1和天线2分别处于定位圆A和定位圆B的圆心位置时，天线1指向天线2方向(如图2中L)与真实基线(定位圆A和定位圆B圆心之间的连线)偏差范围较大。上述L与真实基线之间的夹角可用数学关系表示为：

其中r为定位圆A、定位圆B的半径，d为天线1指向天线2的向量模，也就是天线1与天线2之间的距离。

当天线1与天线2之间的基线距离较远时，例如，天线1位于图2中天线1'位置(即定位圆C的圆心位置)，天线2位于图2中天线2'位置(即定位圆D的圆心位置)时，天线1'指向天线2'方向(如图2中L')与真实基线(定位圆C和定位圆D圆心之间的连线)偏差范围较小。上述L'与真实基线之间的夹角可用数学关系表示为：

其中R为定位圆C、定位圆D的半径，D为天线1'指向天线2'的向量模，也就是天线1'与天线2'之间的距离。

由此可知，当用于进行测向的两个天线之间的距离相对较远时，计算得到的测向结果的精确度更高。因此，基于上述分析，提出了本申请实施例的核心构思在于，利用基准站中传统的双天线、双定位模块测向方案，不由基准站内的两个天线进行算法解算，而是由另一个基准站的天线进行算法解算。由于基准站之间的距离比同一基准站内两个天线之间的距离要远得多，当基准站之间的距离足够远时，则接收机定位的误差可忽略不计，以此提高测向精度。

如图3所示，是本申请实施例提供的一种测向系统的示意图。在图3所示的测向系统中，包括第一基准站和第二基准站。其中，第一基准站中安装有第一接收机、第二接收机和测向装置。第一接收机通过天线A接收卫星信号，第二接收机通过天线B接收卫星信号。测向装置包括微机电系统(micro-electro-mechanical system，MEMS)和MCU。MEMS包括陀螺仪和加速度计等，可以通过算法，计算横滚角和下倾角等；MCU则用于具体的测向计算。相应地，第二基准站中安装有第三接收机、第四接收机和与第一基准站中相同的测向装置。第三接收机通过天线C接收卫星信号，第四接收机通过天线D接收卫星信号。

在进行测向时，第一接收机可以根据第一接收机和第三接收机之间的第一相对位置解算得到第一位置信息；第二接收机可以根据第二接收机和第三接收机之间的第二相对位置解算得到第二位置信息；上述第一位置信息和第二位置在被传输至测向装置后，可以由测向装置根据第一位置信息和第二位置信息进行测向。采用上述测向方法，可以消除由于接收机定位误差导致的测向精度变差的问题。

下面通过具体实施例来说明本申请的技术方案。

参照图4，示出了本申请实施例提供的一种测向方法的步骤流程示意图，具体可以包括如下步骤：

S401、接收第一接收机的第一位置信息。

在本申请实施例中，第一接收机可以是安装于图3中第一基准站内的第一接收机。第一接收机与天线A连接，通过天线A接收第一卫星信号。

在测向时，第一接收机可以基于其自身与第二基准站内的第三接收机之间的第一相对位置进行定位解算，得到第一位置解算信息。

因此，上述第一位置信息包括第一接收机根据第一相对位置解算得到的第一位置解算信息，以及第一接收机接收到的第一卫星信号。

需要说明的是，考虑到基准站之间的距离如果太远，第一基准站和第二基准站所能接收到卫星信号可能不一致(如卫星的方向角、仰角、电离层参数、对流层参数等可能不一致)，从而导致基准站之间的接收机位置解算的误差增大，所以虽然基准站之间的距离理论上越远越好，但考虑到上述因素，第一基准站与第二基准站之间的距离应小于一定数值，例如小于20公里。在该距离范围内，可以保证各个接收机接收到相同的卫星信号。

S402、接收第二接收机的第二位置信息；其中，所述第一位置信息由所述第一接收机根据所述第一接收机和第三接收机的第一相对位置解算得到，所述第二位置信息由所述第二接收机根据所述第二接收机和所述第三接收机的第二相对位置解算得到，所述第一接收机与所述第二接收机位于第一基准站内，所述第三接收机位于第二基准站内。

在本申请实施例中，第二接收机可以是安装于图3中第一基准站内的第二接收机。第二接收机与天线B连接，通过天线B接收第二卫星信号。

在测向时，第二接收机可以基于其自身与第二基准站内的第三接收机之间的第二相对位置进行定位解算，得到第二位置解算信息。

因此，上述第二位置信息包括第二接收机根据第二相对位置解算得到的第二位置解算信息，以及第二接收机接收到的第二卫星信号。其中，第二卫星信号可以是与第一卫星信号相同的卫星信号，即来自于同一卫星的卫星信号。

S403、根据所述第一位置信息和所述第二位置信息进行测向。

上述第一位置信息和第二位置信息可以被发送给测向装置，由测向装置根据相应的测向算法进行测向计算，得到天线A和天线B之间的连线，与正北方向之间的夹角。

在具体实现中，测向装置可以首先确定第一接收机连接的天线即天线A，与第二接收机连接的天线即天线B之间的距离，然后根据第一位置信息、第二位置信息和上述距离进行测向。

在本申请实施例中，天线A与天线B之间的距离，可以根据第一相对位置与第二相对位置各自对应的向量之间的差，计算得到。

在具体实现中，可以首先计算第一相对位置对应的第一向量与第二相对位置对应的第二向量之间的向量差；然后根据上述向量差，计算第一接收机连接的天线与第二接收机连接的天线之间的距离，也就是天线A与天线B之间的距离。

然后，测向装置可以基于上述第一位置信息、第二位置信息、天线A与天线B之间的距离，采用测向算法进行测向。

当然，按照上述方法，不仅可以解算出第一基准站内天线A指向天线B的测向精度，还可以解算出第二基准站内天线C指向天线D的测向精度。例如，在解算第二基准站内天线C指向天线D的测向精度时，可以以第二基准站内的第三接收机与第一基准站内的第一接收机之间的相对位置信息，以及第二基准站内的第四接收机与第一基准站内的第一接收机之间的相对位置信息，进行测向，提高测向精度。

在本申请实施例中，通过安装于同一基准站内的两个接收机各自与另一基准站内的接收机之间的相对位置关系，例如，第一基准站内的第一接收机与第二基准站内的第三接收机之间的第一相对位置关系，以及第一基准站内的第二接收机与第二基准站内的第三接收机之间的第二相对位置关系，可以解算得到第一接收机和第二接收机的位置信息，从而测向装置可以基于上述位置信息进行测向。采用上述方法，可以消除由于接收机的定位误差导致的各种问题，提高测向精度。此外，基于上述测向结果，还可以监控基准站内的天线是否发生移动，例如基准站内的天线是否由于狂风、暴雨等自然灾害导致移动；或者监测基准站所在地的相对三维运行情况，例如建筑物变形滑坡、地面沉陷等。

需要说明的是，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。

参照图5，示出了本申请实施例提供的一种测向装置的示意图，具体可以包括第一位置信息接收模块501、第二位置信息接收模块502和测向模块503，其中：

第一位置信息接收模块，用于接收第一接收机的第一位置信息；以及，

第二位置信息接收模块，用于接收第二接收机的第二位置信息；其中，所述第一位置信息由所述第一接收机根据所述第一接收机和第三接收机的第一相对位置解算得到，所述第二位置信息由所述第二接收机根据所述第二接收机和所述第三接收机的第二相对位置解算得到，所述第一接收机与所述第二接收机位于第一基准站内，所述第三接收机位于第二基准站内；

测向模块，用于根据所述第一位置信息和所述第二位置信息进行测向。

在本申请实施例中，所述测向模块具体可以包括如下子模块：

确定子模块，用于确定所述第一接收机连接的天线与所述第二接收机连接的天线之间的距离；

测向子模块，用于根据所述第一位置信息、所述第二位置信息和所述距离进行测向。

在本申请实施例中，所述确定子模块具体可以包括如下单元：

第一计算单元，用于计算所述第一相对位置对应的第一向量与所述第二相对位置对应的第二向量之间的向量差；

第二计算单元，用于根据所述向量差，计算所述第一接收机连接的天线与所述第二接收机连接的天线之间的距离。

在本申请实施例中，所述第一位置信息包括所述第一接收机根据所述第一相对位置解算得到的第一位置解算信息，以及所述第一接收机接收到的第一卫星信号；所述第二位置信息包括所述第二接收机根据所述第二相对位置解算得到的第二位置解算信息，以及所述第二接收机接收到的第二卫星信号。

在本申请实施例中，所述第一基准站与所述第二基准站之间的距离小于20公里。

对于装置实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例部分的说明即可。

参照图6，示出了本申请实施例的另一种测向装置的示意图。如图6所示，本实施例的测向装置600包括：处理器610、存储器620以及存储在所述存储器620中并可在所述处理器610上运行的计算机程序621。所述处理器610执行所述计算机程序621时实现上述测向方法各个实施例中的步骤，例如图4所示的步骤S401至S403。或者，所述处理器610执行所述计算机程序621时实现上述各装置实施例中各模块/单元的功能，例如图5所示模块501至503的功能。

示例性的，所述计算机程序621可以被分割成一个或多个模块/单元，所述一个或者多个模块/单元被存储在所述存储器620中，并由所述处理器610执行，以完成本申请。所述一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段可以用于描述所述计算机程序621在所述测向装置600中的执行过程。例如，所述计算机程序621可以被分割成第一位置信息接收模块、第二位置信息接收模块和测向模块，各模块具体功能如下：

第一位置信息接收模块，用于接收第一接收机的第一位置信息；以及，

第二位置信息接收模块，用于接收第二接收机的第二位置信息；其中，所述第一位置信息由所述第一接收机根据所述第一接收机和第三接收机的第一相对位置解算得到，所述第二位置信息由所述第二接收机根据所述第二接收机和所述第三接收机的第二相对位置解算得到，所述第一接收机与所述第二接收机位于第一基准站内，所述第三接收机位于第二基准站内；

测向模块，用于根据所述第一位置信息和所述第二位置信息进行测向。

所述测向装置600可包括，但不仅限于，处理器610、存储器620。本领域技术人员可以理解，图6仅仅是测向装置600的一种示例，并不构成对测向装置600的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述测向装置600还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。

所述处理器610可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

所述存储器620可以是所述测向装置600的内部存储单元，例如测向装置600的硬盘或内存。所述存储器620也可以是所述测向装置600的外部存储设备，例如所述测向装置600上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card，SMC)，安全数字(SecureDigital，SD)卡，闪存卡(Flash Card)等等。进一步地，所述存储器620还可以既包括所述测向装置600的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器620用于存储所述计算机程序621以及所述测向装置600所需的其他程序和数据。所述存储器620还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。

本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如前述方法实施例所述的测向方法。

本申请实施例还提供了一种计算机程序产品，当所述计算机程序产品在测向装置上运行时，使得所述测向装置执行前述方法实施例所述的测向方法。

本申请实施例还提供了一种基准站，该基准站可以为前述系统实施例中的第一基准站或第二基准站。

以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种测向方法，其特征在于，包括：

接收第一接收机的第一位置信息；以及，

接收第二接收机的第二位置信息；其中，所述第一位置信息由所述第一接收机根据所述第一接收机和第三接收机的第一相对位置解算得到，所述第二位置信息由所述第二接收机根据所述第二接收机和所述第三接收机的第二相对位置解算得到，所述第一接收机与所述第二接收机位于第一基准站内，所述第三接收机位于第二基准站内；

根据所述第一位置信息和所述第二位置信息进行测向。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一位置信息和所述第二位置信息进行测向，包括：

确定所述第一接收机连接的天线与所述第二接收机连接的天线之间的距离；

根据所述第一位置信息、所述第二位置信息和所述距离进行测向。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述确定所述第一接收机连接的天线与所述第二接收机连接的天线之间的距离，包括：

计算所述第一相对位置对应的第一向量与所述第二相对位置对应的第二向量之间的向量差；

根据所述向量差，计算所述第一接收机连接的天线与所述第二接收机连接的天线之间的距离。

4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述第一位置信息包括所述第一接收机根据所述第一相对位置解算得到的第一位置解算信息，以及所述第一接收机接收到的第一卫星信号；所述第二位置信息包括所述第二接收机根据所述第二相对位置解算得到的第二位置解算信息，以及所述第二接收机接收到的第二卫星信号。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第一基准站与所述第二基准站之间的距离小于20公里。

6.一种测向装置，其特征在于，包括：

第一位置信息接收模块，用于接收第一接收机的第一位置信息；以及，

第二位置信息接收模块，用于接收第二接收机的第二位置信息；其中，所述第一位置信息由所述第一接收机根据所述第一接收机和第三接收机的第一相对位置解算得到，所述第二位置信息由所述第二接收机根据所述第二接收机和所述第三接收机的第二相对位置解算得到，所述第一接收机与所述第二接收机位于第一基准站内，所述第三接收机位于第二基准站内；

测向模块，用于根据所述第一位置信息和所述第二位置信息进行测向。

7.一种测向装置，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至5任一项所述的测向方法。

8.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至5任一项所述的测向方法。

9.一种测向系统，其特征在于，包括第一基准站和第二基准站，所述第一基准站包括第一接收机、第二接收机和测向装置，所述第二基准站包括第三接收机；其中：

所述第一接收机，用于根据所述第一接收机和所述第三接收机的第一相对位置解算得到第一位置信息；

所述第二接收机，用于根据所述第二接收机和所述第三接收机的第二相对位置解算得到第二位置信息；

所述测向装置，用于根据所述第一位置信息和所述第二位置信息进行测向。

10.一种基准站，其特征在于，所述基准站为权利要求9所述的第一基准站。

Images