專利名稱：慣性定向設(shè)備的高精度檢測標(biāo)定裝置及其檢測標(biāo)定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種定向設(shè)備的檢測標(biāo)定裝置及其方法，尤其是涉及一種慣性定向設(shè)備的高精度檢測標(biāo)定裝置及其檢測標(biāo)定方法。
背景技術(shù)：
目前軍事上普遍采用的自主定向設(shè)備大部分基于慣性測量原理，即利用高精度的陀螺儀敏感地球自轉(zhuǎn)運(yùn)動水平分量，根據(jù)敏感軸與北向夾角的變化規(guī)律，對數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算處理得到真北方向，在這種設(shè)備中，陀螺儀的零位和比例因子等參數(shù)會隨著存放時(shí)間和使用環(huán)境而變化，隨溫度而漂移，這是由其物理特性所決定的，陀螺儀的這種特性嚴(yán)重影響定向設(shè)備的精度，因此，在產(chǎn)品檢驗(yàn)、驗(yàn)收和技術(shù)服務(wù)過程中，需要定期對慣性定向設(shè)備進(jìn)行檢測和標(biāo)定，確定設(shè)備測量精度是否保持設(shè)計(jì)指標(biāo)要求。現(xiàn)普遍使用的方法是采用真北或?qū)ふ议g接真北基準(zhǔn)的方式對定向設(shè)備進(jìn)行檢測標(biāo)定。如專利號為ZL 200710193523.2的發(fā)明專利公開了一種多位置捷聯(lián)尋北系統(tǒng)方位效應(yīng)的標(biāo)定方法，該方法是借助一只真北棱鏡、兩臺經(jīng)緯儀和一臺機(jī)械分度轉(zhuǎn)臺作為輔助測試工具，將多位置捷聯(lián)尋北系統(tǒng)固置在機(jī)械分度轉(zhuǎn)臺上，按照一周均分點(diǎn)進(jìn)行分度后， 通過機(jī)械轉(zhuǎn)臺每次旋轉(zhuǎn)一個(gè)均分角度值通過真北棱鏡系統(tǒng)來確定尋北系統(tǒng)的初始轉(zhuǎn)動位置時(shí)捷聯(lián)尋北系統(tǒng)基準(zhǔn)棱鏡與真北方向的夾角，然后與多位置捷聯(lián)尋北系統(tǒng)測量的北向值比較，計(jì)算出誤差值，按照誤差特點(diǎn)擬合出誤差曲線對陀螺的方位效應(yīng)進(jìn)行標(biāo)定。上述多位置捷聯(lián)尋北系統(tǒng)方位效應(yīng)的標(biāo)定方法存在以下缺陷1)該方法只能在設(shè)置真北基準(zhǔn)或設(shè)置兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大地坐標(biāo)點(diǎn)的地域進(jìn)行；2)操作計(jì)算方法復(fù)雜，需要專業(yè)人員完成，使檢測標(biāo)定工作受到一定限制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種定向精度高，價(jià)格低，結(jié)構(gòu)簡單，使用方便的慣性定向設(shè)備的高精度檢測標(biāo)定裝置及其檢測標(biāo)定方法。為解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題，本發(fā)明慣性定向設(shè)備的高精度檢測標(biāo)定裝置及其檢測標(biāo)定方法，基于實(shí)時(shí)載波相位差分GPS測量技術(shù)，通過快速求解整周模糊度，精確獲得兩個(gè) GPS衛(wèi)星信號接收天線處的位置，以兩個(gè)天線相位中心所確定的基線向量，求出與北向間的夾角，實(shí)現(xiàn)對慣性定向設(shè)備的檢測標(biāo)定。本發(fā)明慣性定向設(shè)備的高精度檢測標(biāo)定裝置采用了如下的方案包括由GPS流動站和GPS基準(zhǔn)站組成的定位與定向解算處理系統(tǒng)、與所述定位與定向解算處理系統(tǒng)無線連接的顯示控制終端，還包括用來支撐GPS流動站的流動站支架和用來支撐GPS基準(zhǔn)站的基準(zhǔn)站支架，在所述流動站支架的上端設(shè)置有與所述GPS流動站相連接的流動站瞄準(zhǔn)具，在所述基準(zhǔn)站支架的上端設(shè)置有與所述GPS基準(zhǔn)站相連接的基準(zhǔn)站瞄準(zhǔn)具，所述GPS流動站和GPS基準(zhǔn)站無線連接，所述顯示控制終端與所述慣性定向設(shè)備相連接。進(jìn)一步，所述GPS流動站包括流動站衛(wèi)星信號接收天線、與所述流動站衛(wèi)星信號接收天線相連接的流動站衛(wèi)星信號接收與處理模塊和與所述流動站衛(wèi)星信號接收與處理模塊相連接的流動站無線通信模塊，所述流動站無線通信模塊與所述GPS基準(zhǔn)站相連接。進(jìn)一步，所述GPS基準(zhǔn)站包括基準(zhǔn)站衛(wèi)星信號接收天線、與所述基準(zhǔn)站衛(wèi)星信號接收天線相連接的基準(zhǔn)站衛(wèi)星信號接收模塊、與所述基準(zhǔn)站衛(wèi)星信號接收模塊相連接的基準(zhǔn)站無線通信模塊，所述無線通信模塊與所述GPS流動站相連接。進(jìn)一步，所述流動站支架上設(shè)置有方向微調(diào)機(jī)構(gòu)。進(jìn)一步，所述流動站支架為流動站三角架。進(jìn)一步，所述基準(zhǔn)站支架為基準(zhǔn)站三角架。進(jìn)一步，所述流動站瞄準(zhǔn)具和所述基準(zhǔn)站瞄準(zhǔn)具均為正交十字線結(jié)構(gòu)。一種慣性定向設(shè)備的高精度檢測標(biāo)定裝置的檢測標(biāo)定方法，包括如下步驟1)選定待測目標(biāo)選定待測慣性定向設(shè)備，將待測慣性定向設(shè)備與顯示控制終端相連接，在與待測慣性定向設(shè)備所連接的載體上設(shè)置有直瞄鏡，直瞄鏡的中心設(shè)有光軸；2)直瞄鏡對準(zhǔn)GPS基準(zhǔn)站將GPS基準(zhǔn)站放置在直瞄鏡前方大于30米的距離處， 將基準(zhǔn)站三角架調(diào)至水平，使GPS基準(zhǔn)站相位中心軸線垂直于大地水平面，調(diào)整直瞄鏡，使其光軸的十字線對準(zhǔn)基準(zhǔn)站瞄準(zhǔn)具的十字線；3)調(diào)整定位GPS流動站將GPS流動站放置在直瞄鏡和GPS基準(zhǔn)站之間，并且GPS 流動站與GPS基準(zhǔn)站之間的距離大于10米，先對流動站三角架進(jìn)行水平調(diào)節(jié)，然后調(diào)節(jié)流動站三角架上的方向微調(diào)機(jī)構(gòu)，使流動站瞄準(zhǔn)具的十字線與直瞄鏡內(nèi)光軸的十字線重合；4)定位與定向解算定位與定向解算處理系統(tǒng)解算出由GPS流動站和GPS基準(zhǔn)站確定的基線的方位角，并將方位角數(shù)據(jù)發(fā)送給顯示控制終端，該方位角既是GPS流動站和 GPS基準(zhǔn)站相位中心連線的方位角，也是直瞄鏡內(nèi)光軸的方位角；5)方位角比較判斷在顯示控制終端讀取定位與定向解算處理系統(tǒng)發(fā)送的方位角數(shù)據(jù)，同時(shí)讀取慣性定向設(shè)備發(fā)送的方位角數(shù)據(jù)，將兩者進(jìn)行比較，判斷慣性定向設(shè)備的定向精度是否符合要求，若不符合要求則執(zhí)行步驟6)，符合要求則不進(jìn)行重新標(biāo)定；6)對慣性定向設(shè)備進(jìn)行重新標(biāo)定。上述方法中，所述步驟2~)中還包括調(diào)整直瞄鏡，使其光軸的十字線的豎線與基準(zhǔn)站瞄準(zhǔn)具的十字線的豎線相重合的步驟。上述方法中，所述步驟幻中還包括調(diào)節(jié)流動站三角架上的方向微調(diào)機(jī)構(gòu)，使直瞄鏡內(nèi)光軸的十字線的豎線與流動站瞄準(zhǔn)具的十字線的豎線相重合的步驟。具備上述結(jié)構(gòu)和步驟的本發(fā)明慣性定向設(shè)備的高精度檢測標(biāo)定裝置及其檢測標(biāo)定方法，采用衛(wèi)星定向技術(shù)實(shí)現(xiàn)對慣性定向設(shè)備的標(biāo)定，彌補(bǔ)了采用真北或間接尋找真北基準(zhǔn)方法對慣性定向設(shè)備進(jìn)行檢測標(biāo)定時(shí)的限制，本發(fā)明慣性定向設(shè)備的高精度檢測標(biāo)定裝置及其檢測標(biāo)定方法采用靜態(tài)相對定位定向方法，不受地域環(huán)境限制、靈活機(jī)動，具有高定位精度、高性價(jià)比、操作簡單、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，使用該裝置和方法可經(jīng)常對慣性定向設(shè)備進(jìn)行標(biāo)定，有利于長期保持慣性定向設(shè)備的定向精度，延長其使用壽命。


圖1為本發(fā)明慣性定向設(shè)備的高精度檢測標(biāo)定裝置實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為圖1中定位與定向解算處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為圖1中基準(zhǔn)站瞄準(zhǔn)具的左視圖的放大示意圖。圖4為圖1中流動站瞄準(zhǔn)具的左視圖的放大示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。如圖1所示，在本實(shí)施例中，待測的慣性定向設(shè)備5與載體6相連接，載體6上設(shè)置直瞄鏡7，直瞄鏡7的中心設(shè)置有光軸71。如圖1所示，本發(fā)明慣性定向設(shè)備的高精度檢測標(biāo)定裝置，包括由GPS基準(zhǔn)站11 和GPS流動站12組成的定位與定向解算處理系統(tǒng)1和顯示控制終端2，GPS基準(zhǔn)站11的下端連接有基準(zhǔn)站瞄準(zhǔn)具8，基準(zhǔn)站瞄準(zhǔn)具8的下端連接有基準(zhǔn)站支架3 ；GPS流動站12的下端連接有流動站瞄準(zhǔn)具9，流動站瞄準(zhǔn)具9的下端連接有流動站支架4，在流動站支架4上還設(shè)置有方向微調(diào)機(jī)構(gòu)41。顯示控制終端2與慣性定向設(shè)備5相連接。如圖2所示，GPS基準(zhǔn)站11包括基準(zhǔn)站衛(wèi)星信號接收天線111、與基準(zhǔn)站衛(wèi)星信號接收天線111相連接的基準(zhǔn)站衛(wèi)星信號接收模塊112、與基準(zhǔn)站衛(wèi)星信號接收模塊112相連接的基準(zhǔn)站無線通信模塊113 ；GPS流動站12包括流動站衛(wèi)星信號接收天線121、與流動站衛(wèi)星信號接收天線121相連接的流動站衛(wèi)星信號接收與處理模塊122和與流動站衛(wèi)星信號接收與處理模塊122相連接的流動站無線通信模塊123，流動站無線通信模塊123分別與基準(zhǔn)站無線通信模塊113和顯示控制終端2相互通信。在本實(shí)施例中，所述基準(zhǔn)站支架3采用的是方便調(diào)節(jié)的基準(zhǔn)站三角架。在本實(shí)施例中，所述流動站支架4采用的是方便調(diào)節(jié)的流動站三角架。如圖3和圖4所示，基準(zhǔn)站瞄準(zhǔn)具8和流動站瞄準(zhǔn)具9均采用正交十字線結(jié)構(gòu)，其線寬由直瞄鏡7的角分辯率和直瞄鏡7分別與基準(zhǔn)站瞄準(zhǔn)具8和流動站瞄準(zhǔn)具9間的距離確定，具有合適的對準(zhǔn)精度。所述GPS基準(zhǔn)站11和所述GPS流動站12可以通過內(nèi)置的無線電臺或其他無線方式進(jìn)行通信，所述流動站無線通信模塊123和顯示控制終端2可以采用藍(lán)牙或其他無線方式進(jìn)行通信。本發(fā)明慣性定向設(shè)備的高精度檢測標(biāo)定裝置的檢測標(biāo)定方法具體包括以下步驟1)選定待測目標(biāo)選定待測的慣性定向設(shè)備5，將慣性定向設(shè)備5與顯示控制終端 2相連接；2)直瞄鏡7對準(zhǔn)GPS基準(zhǔn)站11 將GPS基準(zhǔn)站11放置在直瞄鏡7前方大于30米的距離處，將基準(zhǔn)站三角架3調(diào)至水平，使GPS基準(zhǔn)站11的相位中心軸線垂直于大地水平面，調(diào)整直瞄鏡7，使其光軸71的十字線對準(zhǔn)基準(zhǔn)站瞄準(zhǔn)具8的十字線，并且使光軸71的十字線的豎線與基準(zhǔn)站瞄準(zhǔn)具8的十字線的豎線相重合； 3)調(diào)整定位GPS流動站12 將GPS流動站12放置在直瞄鏡7和GPS基準(zhǔn)站11之間，并且GPS流動站與GPS基準(zhǔn)站之間的距離大于10米，先對流動站三角架4進(jìn)行水平調(diào)節(jié)，在進(jìn)行水平調(diào)節(jié)時(shí)，從直瞄鏡7中觀察并引導(dǎo)操作者將流動站瞄準(zhǔn)具9的十字線移入視場后將流動站三角架4調(diào)至水平，調(diào)水平時(shí)，流動站瞄準(zhǔn)具9的十字線不脫離視場，然后再調(diào)節(jié)流動站三角架4上的方向微調(diào)機(jī)構(gòu)41，使流動站瞄準(zhǔn)具9的十字線與直瞄鏡7內(nèi)光軸71的十字線重合，并且使直瞄鏡7內(nèi)光軸71的十字線的豎線與流動站瞄準(zhǔn)具9的十字線的豎線相重合；4)定位與定向解算定位與定向解算處理系統(tǒng)1解算出由GPS流動站12和GPS 基準(zhǔn)站11確定的基線的方位角，并將方位角數(shù)據(jù)發(fā)送給顯示控制終端2，該方位角既是GPS 流動站12和GPS基準(zhǔn)站11相位中心連線的方位角，也是直瞄鏡7內(nèi)光軸71的方位角；5)方位角比較判斷在顯示控制終端2讀取定位與定向解算處理系統(tǒng)1發(fā)送的方位角數(shù)據(jù)，同時(shí)讀取慣性定向設(shè)備5發(fā)送的方位角數(shù)據(jù)，將兩者進(jìn)行比較，判斷慣性定向設(shè)備5的定向精度是否符合要求，若不符合要求則執(zhí)行步驟6)，符合要求則不進(jìn)行重新標(biāo)定；6)對慣性定向設(shè)備5進(jìn)行重新標(biāo)定。所述步驟4)中定位與定向解算處理系統(tǒng)1解算出由GPS流動站12和GPS基準(zhǔn)站 11確定的基線的方位角的解算過程是基準(zhǔn)站衛(wèi)星信號接收天線111接收導(dǎo)航衛(wèi)星載波信號，并將信號發(fā)送給基準(zhǔn)站衛(wèi)星信號接收模塊112，基準(zhǔn)站無線通信模塊113將信號通過流動站無線通信模塊123發(fā)送給流動站衛(wèi)星信號接收與處理模塊122，同時(shí)流動站衛(wèi)星信號接收天線121接收導(dǎo)航衛(wèi)星載波信號，并將信號發(fā)送給衛(wèi)星信號接收與處理模塊122，衛(wèi)星信號接收與處理模塊122對兩個(gè)信號進(jìn)行處理解算，確定基準(zhǔn)站衛(wèi)星信號接收天線111和流動站衛(wèi)星信號接收天線121的相位中心基線向量，并求出與北向間的夾角，即由GPS流動站12和GPS基準(zhǔn)站11確定的基線的方位角，流動站無線通信模塊123采用藍(lán)牙通信方式將方位角數(shù)據(jù)發(fā)送給顯示控制終端2?？傊景l(fā)明的實(shí)施例公布的是其較佳的實(shí)施方式，但并不限于此。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員極易根據(jù)上述實(shí)施例，領(lǐng)會本發(fā)明的精神，并做出不同的引申和變化，但只要不脫離本發(fā)明的精神，都在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種慣性定向設(shè)備的高精度檢測標(biāo)定裝置，其特征在于包括由GPS流動站和GPS 基準(zhǔn)站組成的定位與定向解算處理系統(tǒng)、與所述定位與定向解算處理系統(tǒng)無線連接的顯示控制終端，還包括用來支撐GPS流動站的流動站支架和用來支撐GPS基準(zhǔn)站的基準(zhǔn)站支架， 在所述流動站支架的上端設(shè)置有與所述GPS流動站相連接的流動站瞄準(zhǔn)具，在所述基準(zhǔn)站支架的上端設(shè)置有與所述GPS基準(zhǔn)站相連接的基準(zhǔn)站瞄準(zhǔn)具，所述GPS流動站和GPS基準(zhǔn)站無線連接，所述顯示控制終端與所述慣性定向設(shè)備相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的慣性定向設(shè)備的高精度檢測標(biāo)定裝置，其特征在于所述GPS 流動站包括流動站衛(wèi)星信號接收天線、與所述流動站衛(wèi)星信號接收天線相連接的流動站衛(wèi)星信號接收與處理模塊和與所述流動站衛(wèi)星信號接收與處理模塊相連接的流動站無線通信模塊，所述流動站無線通信模塊與所述GPS基準(zhǔn)站相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的慣性定向設(shè)備的高精度檢測標(biāo)定裝置，其特征在于所述GPS基準(zhǔn)站包括基準(zhǔn)站衛(wèi)星信號接收天線、與所述基準(zhǔn)站衛(wèi)星信號接收天線相連接的基準(zhǔn)站衛(wèi)星信號接收模塊、與所述基準(zhǔn)站衛(wèi)星信號接收模塊相連接的基準(zhǔn)站無線通信模塊， 所述無線通信模塊與所述GPS流動站相連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的慣性定向設(shè)備的高精度檢測標(biāo)定裝置，其特征在于所述流動站支架上設(shè)置有方向微調(diào)機(jī)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的慣性定向設(shè)備的高精度檢測標(biāo)定裝置，其特征在于所述流動站支架為流動站三角架。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的慣性定向設(shè)備的高精度檢測標(biāo)定裝置，其特征在于所述基準(zhǔn)站支架為基準(zhǔn)站三角架。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的慣性定向設(shè)備的高精度檢測標(biāo)定裝置，其特征在于所述流動站瞄準(zhǔn)具和所述基準(zhǔn)站瞄準(zhǔn)具均為正交十字線結(jié)構(gòu)。
8.—種如權(quán)利要求1所述的慣性定向設(shè)備的高精度檢測標(biāo)定裝置的檢測標(biāo)定方法，其特征在于，包括以下步驟1)選定待測目標(biāo)選定待測慣性定向設(shè)備，將待測慣性定向設(shè)備與顯示控制終端相連接，在與待測慣性定向設(shè)備所連接的載體上設(shè)置有直瞄鏡，直瞄鏡的中心設(shè)有光軸；2)直瞄鏡對準(zhǔn)GPS基準(zhǔn)站將GPS基準(zhǔn)站放置在直瞄鏡前方大于30米的距離處，將基準(zhǔn)站三角架調(diào)至水平，使GPS基準(zhǔn)站相位中心軸線垂直于大地水平面，調(diào)整直瞄鏡，使其光軸的十字線對準(zhǔn)基準(zhǔn)站瞄準(zhǔn)具的十字線；3)調(diào)整定位GPS流動站將GPS流動站放置在直瞄鏡和GPS基準(zhǔn)站之間，并且GPS流動站與GPS基準(zhǔn)站之間的距離大于10米，先對流動站三角架進(jìn)行水平調(diào)節(jié)，然后調(diào)節(jié)流動站三角架上的方向微調(diào)機(jī)構(gòu)，使流動站瞄準(zhǔn)具的十字線與直瞄鏡內(nèi)光軸的十字線重合；4)定位與定向解算定位與定向解算處理系統(tǒng)解算出由GPS流動站和GPS基準(zhǔn)站確定的基線的方位角，并將方位角數(shù)據(jù)發(fā)送給顯示控制終端，該方位角既是GPS流動站和GPS基準(zhǔn)站相位中心連線的方位角，也是直瞄鏡內(nèi)光軸的方位角；5)方位角比較判斷在顯示控制終端讀取定位與定向解算處理系統(tǒng)發(fā)送的方位角數(shù)據(jù)，同時(shí)讀取慣性定向設(shè)備發(fā)送的方位角數(shù)據(jù)，將兩者進(jìn)行比較，判斷慣性定向設(shè)備的定向精度是否符合要求，若不符合要求則執(zhí)行步驟6)，符合要求則不進(jìn)行重新標(biāo)定；6)對慣性定向設(shè)備進(jìn)行重新標(biāo)定。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的慣性定向設(shè)備的高精度檢測標(biāo)定裝置的檢測標(biāo)定方法，其特征在于所述步驟幻中還包括調(diào)整直瞄鏡，使其光軸的十字線的豎線與基準(zhǔn)站瞄準(zhǔn)具的十字線的豎線相重合的步驟。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的慣性定向設(shè)備的高精度檢測標(biāo)定裝置的檢測標(biāo)定方法， 其特征在于所述步驟幻中還包括調(diào)節(jié)流動站三角架上的方向微調(diào)機(jī)構(gòu)，使直瞄鏡內(nèi)光軸的十字線的豎線與流動站瞄準(zhǔn)具的十字線的豎線相重合的步驟。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種慣性定向設(shè)備的高精度檢測標(biāo)定裝置及其檢測標(biāo)定方法，包括由GPS流動站和GPS基準(zhǔn)站組成的定位與定向解算處理系統(tǒng)、與定位與定向解算處理系統(tǒng)無線連接的顯示控制終端，還包括流動站支架和基準(zhǔn)站支架，在流動站支架的上端設(shè)置有與GPS流動站相連接的流動站瞄準(zhǔn)具，在基準(zhǔn)站支架的上端設(shè)置有與GPS基準(zhǔn)站相連接的基準(zhǔn)站瞄準(zhǔn)具。本發(fā)明慣性定向設(shè)備的高精度檢測標(biāo)定裝置及其檢測標(biāo)定方法，采用衛(wèi)星定向技術(shù)實(shí)現(xiàn)對慣性定向設(shè)備的標(biāo)定，彌補(bǔ)了采用真北或間接尋找真北基準(zhǔn)方法對慣性定向設(shè)備進(jìn)行檢測標(biāo)定時(shí)的限制，利用靜態(tài)相對定位定向方法，不受地域環(huán)境限制、靈活機(jī)動，具有高定位精度、高性價(jià)比、操作簡單、使用方便等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號G01S19/53GK102168990SQ201010617270
公開日2011年8月31日 申請日期2010年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月31日
發(fā)明者宋光威, 尚修磊, 遲家升 申請人:北京星網(wǎng)宇達(dá)科技開發(fā)有限公司