專利名稱：一種全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請涉及地理測量技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收機(jī)。
背景技術(shù)：
GNSS (Global Navigation Satellites System,全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng))接收機(jī)是在大地測量應(yīng)用中，測量某一物體在地球的坐標(biāo)。目前，GNSS接收機(jī)包括非手持式GNSS接收機(jī)和手持式GNSS接收機(jī)。其中最常用的是手持式GNSS接收機(jī)，所述手持式GNSS接收機(jī)包括對中桿，以及設(shè)在主控制板中的衛(wèi)星接收天線和定位結(jié)算模塊。上述手持式GNSS接收機(jī)的測量原理為首先，獲取衛(wèi)星接收天線的相位中心的經(jīng)緯度坐標(biāo)，將經(jīng)緯度坐標(biāo)作為被測點(diǎn)的經(jīng)緯度坐標(biāo)；其次，獲取衛(wèi)星接收天線的相位中心的高程坐標(biāo)和對中桿的高程坐標(biāo)，將兩個(gè)高程坐標(biāo)之差作為被測點(diǎn)的高程坐標(biāo)；最后，將被測 點(diǎn)的經(jīng)緯度坐標(biāo)和高程坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為載體坐標(biāo)系下的直角坐標(biāo)。為保證衛(wèi)星接收天線的經(jīng)緯度坐標(biāo)與被測點(diǎn)的經(jīng)緯度坐標(biāo)相同，在坐標(biāo)測量過程中，對中桿尖頭抵在被測點(diǎn)上，根據(jù)調(diào)平液泡位置調(diào)整對中桿的角度，保持對中桿垂直于衛(wèi)星接收天線的平面，且軸線通過衛(wèi)星接收天線的相位中心，以保證衛(wèi)星接收天線的平面調(diào)整到水平位置，且使衛(wèi)星接收天線的相位中心與被測點(diǎn)重合，從而保證衛(wèi)星接收天線的經(jīng)緯度坐標(biāo)與被測點(diǎn)的經(jīng)緯度坐標(biāo)相同，以進(jìn)一步保證測量準(zhǔn)確度。然而，在實(shí)際坐標(biāo)測量過程中，對中桿無法保證與衛(wèi)星接收天線的平面垂直，使得衛(wèi)星接收天線的經(jīng)緯度坐標(biāo)與北側(cè)點(diǎn)的經(jīng)緯度坐標(biāo)不一致，降低了測量準(zhǔn)確度。因此，急需提供一種新的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收機(jī)，改變現(xiàn)有位置測量方法，提高測量準(zhǔn)確度。

實(shí)用新型內(nèi)容有鑒于此，本申請?zhí)峁┮环N采用不同于現(xiàn)有位置測量方法的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收機(jī)及位置測量方法，以提高測量準(zhǔn)確度。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本申請公開了如下方案本申請?zhí)峁┮环N全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收機(jī)，包括衛(wèi)星接收天線，還包括安裝在所述衛(wèi)星接收天線背面，光束軸穿過所述衛(wèi)星接收天線的相位中心，測量所述衛(wèi)星接收天線與被測點(diǎn)之間在本地坐標(biāo)系Se下距離的激光測距儀；與所述衛(wèi)星接收天線相連，用于測量所述衛(wèi)星接收天線的方位角、俯仰角和橫滾角的姿態(tài)傳感器，所述本地坐標(biāo)系Sg采用長度單位量綱；與所述衛(wèi)星接收天線、所述激光測距儀和所述姿態(tài)傳感器相連，用于獲取所述衛(wèi)星接收天線的相位中心的經(jīng)緯度坐標(biāo)和高程坐標(biāo)，并將所述經(jīng)緯度坐標(biāo)和高程坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為本地坐標(biāo)系Se下的直角坐標(biāo)，依據(jù)所述衛(wèi)星接收天線與被測點(diǎn)之間距離、方位角、俯仰角和橫滾角，得出被測點(diǎn)和相位中心的坐標(biāo)偏移量，并依據(jù)所述坐標(biāo)偏移量和直角坐標(biāo)，計(jì)算被測點(diǎn)在本地坐標(biāo)系Se下的直角坐標(biāo)的主控制板。優(yōu)選地，還包括安裝在所述衛(wèi)星接收天線背面的攝像頭；[0012]與所述主控制板相連的顯示屏。優(yōu)選地，所述姿態(tài)傳感器包括加速度計(jì)、陀螺儀和羅盤中的至少一種。優(yōu)選地，所述激光測距儀包括激光發(fā)射組件和激光接收組件，所述激光發(fā)射組件和所述激光接收組件分別與所述主控制板相連。根據(jù)本申請?zhí)峁┑木唧w實(shí)施例，本申請公開了以下技術(shù)效果本申請所公開的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收機(jī)中激光測距儀測量衛(wèi)星接收天線和被測點(diǎn)之間在本地坐標(biāo)系Sg下的距離，姿態(tài)傳感器測量衛(wèi)星接收天線的方位角、俯仰角和橫滾角；主控制板獲取所述衛(wèi)星接收天線的相位中心的經(jīng)緯度坐標(biāo)和高程坐標(biāo)，并將所述經(jīng)緯度坐標(biāo)和高程坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為本地坐標(biāo)系Sg下的直角坐標(biāo)，依據(jù)所述衛(wèi)星接收天線與被測點(diǎn)之間距離、方位角、俯仰角和橫滾角，得出被測點(diǎn)和相位中心的坐標(biāo)偏移量，并依據(jù)所述坐標(biāo)偏移量和直角坐標(biāo)，計(jì)算所述被測點(diǎn)在本地坐標(biāo)系Se下的直角坐標(biāo)。從上述過程可以看出，本申請所公開的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收機(jī)改變了現(xiàn)有位置·測量方法，依據(jù)被測點(diǎn)和相位中心的坐標(biāo)偏移量，以及相位中心的直角坐標(biāo)，測量所述被測點(diǎn)在本地坐標(biāo)系Se下的直角坐標(biāo)，從而提高了測量準(zhǔn)確度。同時(shí)，GNSS接收機(jī)省去了對中桿，減小了接收機(jī)體積。此外，在測量過程中，無需保證衛(wèi)星接收天線的經(jīng)緯度坐標(biāo)與被測點(diǎn)的經(jīng)緯度坐標(biāo)相同，降低操作難度。

為了更清楚地說明本申請實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本申請的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖I為本申請所公開的GNSS接收機(jī)的一種結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本申請所公開的GNSS接收機(jī)的另一種結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本申請公開的位置測量方法的流程圖；圖4為本申請公開的位置測量方法中載體坐標(biāo)系S。以及坐標(biāo)系下方位角、俯仰角和橫滾角的示意圖；圖5為本申請公開的位置測量方法中步驟102的流程圖。
具體實(shí)施方式
現(xiàn)有GNSS接收機(jī)中，對中桿需要垂直于衛(wèi)星接收天線的平面，且其軸線通過衛(wèi)星接收天線的相位中心，以保保證衛(wèi)星接收天線的經(jīng)緯度坐標(biāo)與被測點(diǎn)的經(jīng)緯度坐標(biāo)相同，以進(jìn)一步保證測量準(zhǔn)確度。然而，在實(shí)際坐標(biāo)測量過程中，對中桿無法保證與衛(wèi)星接收天線的平面垂直，使得衛(wèi)星接收天線的經(jīng)緯度坐標(biāo)與北側(cè)點(diǎn)的經(jīng)緯度坐標(biāo)不一致，降低了測量準(zhǔn)確度。因此，本申請公開了一種新的GNSS接收機(jī)，改變現(xiàn)有位置測量方法，提高測量準(zhǔn)確度。下面將結(jié)合本申請實(shí)施例中的附圖,對本申請實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本申請一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本申請中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本申請保護(hù)的范圍。請參閱圖1，其示出了本申請所公開的一種GNSS接收機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖，其可以包括衛(wèi)星接收天線11、激光測距儀12、姿態(tài)傳感器(圖中未畫出)和主控制板(圖中未畫出)。其中，激光測距儀12安裝在衛(wèi)星接收天線11背面，光束軸穿過衛(wèi)星接收天線11的相位中心，用于測量衛(wèi)星接收天線11與被測點(diǎn)之間在本地坐標(biāo)系Se下的距離。激光測距儀12可以包括激光發(fā)射組件和激光接收組件，激光發(fā)射組件和激光接收組件分別與主控制板相連。姿態(tài)傳感器與衛(wèi)星接收天線11相連，用于測量衛(wèi)星接收天線11的方位角、俯仰角和橫滾角。姿態(tài)傳感器包括加速度計(jì)、陀螺儀和羅盤中的至少一種，通過上述加速度計(jì)、陀螺儀和羅盤中的至少一種測量衛(wèi)星接收天線11的方位角、俯仰角和橫滾角。其中所述本地坐標(biāo)系Se采用長度單位量綱。主控制板與衛(wèi)星接收天線11、姿態(tài)傳感器和激光測距儀12相連，用于獲取衛(wèi)星接收天線11的相位中心的經(jīng)緯度坐標(biāo)和高程坐標(biāo)，并將經(jīng)緯度坐標(biāo)和高程坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為本地坐標(biāo)系Se下的直角坐標(biāo)，依據(jù)衛(wèi)星接收天線11與被測點(diǎn)之間距離、方位角、俯仰角和橫滾角，得出被測點(diǎn)和相位中心的坐標(biāo)偏移量，并依據(jù)坐標(biāo)偏移量和直角坐標(biāo)，計(jì)算所述被測點(diǎn)在本地坐標(biāo)系Se下的直角坐標(biāo)。上述GNSS接收機(jī)在測量被測點(diǎn)的直角坐標(biāo)時(shí)，首先，調(diào)整衛(wèi)星接收天線11的姿態(tài)，使激光測距儀12在被測點(diǎn)表面形成的光點(diǎn)與被測點(diǎn)重合，避免出現(xiàn)測量誤差，保證測量準(zhǔn)確度。為了便于操作，本申請公開的GNSS接收機(jī)還可以包括攝像頭和顯示屏，如圖2所示。圖2是以圖I為基礎(chǔ)，本申請公開的GNSS接收機(jī)的另一種結(jié)構(gòu)示意圖。其中，攝像頭15安裝在衛(wèi)星接收天線11背面。顯示屏16與主控制板相連。攝像頭15用于拍攝地面影像，并通過主控制板將該影像顯示在顯示屏16上。操作者觀察顯示屏上16的影像，調(diào)整GNSS接收機(jī)的姿態(tài)使激光測距儀12在被測點(diǎn)表面形成的光點(diǎn)與被測點(diǎn)重合。上述本申請?zhí)峁┑腉NSS接收機(jī)的位置測量方法，其流程圖請參閱圖3，可以包括如下步驟步驟101 :獲取所述衛(wèi)星接收天線的相位中心的經(jīng)緯度坐標(biāo)和高程坐標(biāo)，并將所述經(jīng)緯度坐標(biāo)和高程坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為本地坐標(biāo)系Se下的直角坐標(biāo)。衛(wèi)星接收天線的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換采用現(xiàn)有坐標(biāo)轉(zhuǎn)換方法，對此不再加以闡述。需要說明的是在執(zhí)行本申請公開的位置測量方法之前，預(yù)先調(diào)整衛(wèi)星接收天線的姿態(tài)，使激光測距儀在被測點(diǎn)表面形成的光點(diǎn)與被測點(diǎn)重合，避免出現(xiàn)測量誤差，保證準(zhǔn)確度。步驟102 :測量所述衛(wèi)星接收天線的方位角、俯仰角和橫滾角。在本實(shí)施例中，預(yù)先定義本地坐標(biāo)系Se為原點(diǎn)O為地球表面一點(diǎn),Xe軸平行于原點(diǎn)所在水平面指向地理北極；Ye軸平行于原點(diǎn)所在水平面指向正東方向；Ze軸與XeOYe平面平行且與xe，Ye軸構(gòu)成右手系；Se采用長度單位量綱，同時(shí)定義坐標(biāo)系Se'和Se"，指向分別和Sg 一致，量綱分別為m/s2和Gauss ；預(yù)先定義GNSS接收機(jī)的載體坐標(biāo)系S。為原點(diǎn)O為天線相位中心；X。軸平行于天線平面，沿所述GNSS接收機(jī)機(jī)身方向指向前方；Y。軸平行于天線平面，且與X。軸正交，方向垂直于所述GNSS接收機(jī)機(jī)身指向右；Z。軸垂直于XeOY。平面平行且與Xe、Y。構(gòu)成右手系，所述載體坐標(biāo)系Sc和所述本地坐標(biāo)系Sg的初始指向相同，且采用長度單位量綱。同時(shí)定義坐標(biāo)系Se'和Se"，指向和Sc —致，量綱分別為m/s2和Gauss。
定義
權(quán)利要求1.一種全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收機(jī)，包括衛(wèi)星接收天線，其特征在于，還包括安裝在所述衛(wèi)星接收天線背面，光束軸穿過所述衛(wèi)星接收天線的相位中心，測量所述衛(wèi)星接收天線與被測點(diǎn)之間在本地坐標(biāo)系Se下距離的激光測距儀； 與所述衛(wèi)星接收天線相連，用于測量所述衛(wèi)星接收天線的方位角、俯仰角和橫滾角的姿態(tài)傳感器，所述本地坐標(biāo)系Se采用長度單位量綱； 與所述衛(wèi)星接收天線、所述激光測距儀和所述姿態(tài)傳感器相連，用于獲取所述衛(wèi)星接收天線的相位中心的經(jīng)緯度坐標(biāo)和高程坐標(biāo)，并將所述經(jīng)緯度坐標(biāo)和高程坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為本地坐標(biāo)系Se下的直角坐標(biāo)，依據(jù)所述衛(wèi)星接收天線與被測點(diǎn)之間距離、方位角、俯仰角和橫滾角，得出被測點(diǎn)和相位中心的坐標(biāo)偏移量，并依據(jù)所述坐標(biāo)偏移量和直角坐標(biāo)，計(jì)算被測點(diǎn)在本地坐標(biāo)系Se下的直角坐標(biāo)的主控制板。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收機(jī)，其特征在于，還包括安裝在所述衛(wèi)星接收天線背面的攝像頭； 與所述主控制板相連的顯示屏。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收機(jī)，其特征在于，所述姿態(tài)傳感器包括加速度計(jì)、陀螺儀和羅盤中的至少一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收機(jī)，其特征在于，所述激光測距儀包括激光發(fā)射組件和激光接收組件，所述激光發(fā)射組件和所述激光接收組件分別與所述主控制板相連。
專利摘要本實(shí)用新型公開一種全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收機(jī)，包括衛(wèi)星接收天線，還包括激光測距儀；用于測量衛(wèi)星接收天線的方位角、俯仰角和橫滾角的姿態(tài)傳感器；用于獲取衛(wèi)星接收天線的相位中心的經(jīng)緯度坐標(biāo)和高程坐標(biāo)，并將經(jīng)緯度坐標(biāo)和高程坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為本地坐標(biāo)系SG下的直角坐標(biāo)，依據(jù)衛(wèi)星接收天線與被測點(diǎn)之間距離、方位角、俯仰角和橫滾角，得出被測點(diǎn)和相位中心的坐標(biāo)偏移量，并依據(jù)坐標(biāo)偏移量和直角坐標(biāo)，計(jì)算被測點(diǎn)在本地坐標(biāo)系SG下的直角坐標(biāo)的主控制板。與現(xiàn)有技術(shù)相比，提高了測量準(zhǔn)確度。同時(shí)省去了對中桿，減小了接收機(jī)體積。此外，測量過程中，無需保證衛(wèi)星接收天線的經(jīng)緯度坐標(biāo)與被測點(diǎn)的經(jīng)緯度坐標(biāo)相同，降低操作難度。
文檔編號G01S19/13GK202676915SQ20122003959
公開日2013年1月16日 申請日期2012年2月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月7日
發(fā)明者胡華, 俞江虹, 郁宏偉, 劉峻寧, 畢勤, 韓友東, 姚剛, 李文斌 申請人:上海伽利略導(dǎo)航有限公司