本發(fā)明涉及衛(wèi)星導(dǎo)航設(shè)備精度測試技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種GNSS接收機航向角的測試方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著社會的發(fā)展及科技的進步，衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)得到飛速的發(fā)展，進而使得衛(wèi)星導(dǎo)航的精度也越來越高。GNSS(Global Navigation Satellite System，全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)/全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng))接收機則是衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)中非常重要的構(gòu)成部件，根據(jù)用途、工作原理、接收頻率等可將GNSS接收機劃分為多種類別。

雖然GNSS接收機能夠應(yīng)用在諸如航空、陸地及較淺的水下等空間局限性相對較小的環(huán)境中，但由于GNSS接收機正常工作均需要外部信息的支持，就使得GNSS接收機測量載體的航向角的局限性比較大，即使得GNSS接收機無法應(yīng)用到較深的水中進行作業(yè)。

基于GNSS接收機的GPS導(dǎo)航系統(tǒng)雖然可應(yīng)用于在一些對環(huán)境因素影響要求不高的行業(yè)中，但由于GNSS接收機會一定程度上受到外界的電磁波或強磁場的干擾，在要求較高的航空領(lǐng)路中其只能作為輔助導(dǎo)航系統(tǒng)；基于當(dāng)前基于GNSS接收機的導(dǎo)航設(shè)備在不同的使用環(huán)境及要求，可根據(jù)用途、工作原理、接收頻率等將GNSS接收機劃分為的不同的類別，例如可依據(jù)用途將GNSS接收機劃分為導(dǎo)航型接收機(主要用于運動載體的導(dǎo)航，可以實時給出載體的位置和速度。一般采用C/A碼偽距測量，單點實時定位精度較低，一般為10米左右。接收機價格便宜，應(yīng)用廣泛)、測地型接收機(主要用于精密大地測量和精密工程測量。這類儀器主要采用載波相位觀測值進行相對定位，定位精度高。儀器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價格較貴。)及授時型接收機(主要利用GNSS衛(wèi)星提供的高精度時間標(biāo)準(zhǔn)進行授時，常用于天文臺、無線通信及電力網(wǎng)絡(luò)中時間同步。)

目前，業(yè)界為了測試不同類別的GNSS接收機是否滿足相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，對GNSS接收機測試載體的航向角的精度時進行測試時，一般需要找一個使用環(huán)境比較多為且受外界干擾比較小的儀器來完成接收機的航向角的對比測試。但是，根據(jù)目前航向角及速度的相關(guān)測試，基本都是通過不同板卡類型的GNSS接收機之間測試數(shù)據(jù)對比來得到GNSS接收機在不同環(huán)境不同時段下的航向角和速度值的穩(wěn)定性，但其測試的精度均無法達(dá)到當(dāng)前的需求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對上述問題，本申請?zhí)峁┝艘环NGNSS接收機航向角的測試方法，可包括：

提供一待測GNSS接收機及與其連接的一慣性導(dǎo)航裝置；

將所述待測GNSS接收機和所述慣性導(dǎo)航裝置連接后，安裝于同一載體上；

將一數(shù)據(jù)接收/處理設(shè)備分別與所述待測GNSS接收機和所述慣性導(dǎo)航裝置通訊連接；

所述載體承載所述待測GNSS接收機和所述慣性導(dǎo)航裝置進行測試運動，所述數(shù)據(jù)接收/處理設(shè)備接收并處理所述待測GNSS接收機和所述慣性導(dǎo)航裝置同步輸出的導(dǎo)航數(shù)據(jù)，以輸出所述GNSS接收機的導(dǎo)航誤差數(shù)據(jù)。

優(yōu)選的，上述的GNSS接收機航向角的測試方法，所述載體為潛水設(shè)備和/或飛行設(shè)備和/或無人駕駛陸行設(shè)備。

優(yōu)選的，上述的GNSS接收機航向角的測試方法，所述數(shù)據(jù)接收/處理設(shè)備為具有數(shù)據(jù)接收/處理/輸出的電子設(shè)備(諸如計算機和/或平板電腦、手機等具有數(shù)據(jù)處理及輸出功能的智能移動終端設(shè)備等)。

優(yōu)選的，上述的GNSS接收機航向角的測試方法，所述測試運動為非同向非勻速運動。

優(yōu)選的，上述的GNSS接收機航向角的測試方法，所述載體承載所述待測GNSS接收機和所述慣性導(dǎo)航裝置進行測試運動時，所述慣性導(dǎo)航裝置獲取所述待測GNSS接收機輸出的位置信息進行位置校正。

優(yōu)選的，上述的GNSS接收機航向角的測試方法，所述慣性導(dǎo)航裝置每隔預(yù)設(shè)的時間段進行所述位置校正；

其中，所述預(yù)設(shè)的時間段為(0，10]s。

優(yōu)選的，上述的GNSS接收機航向角的測試方法，所述導(dǎo)航數(shù)據(jù)包括航向角和速度值。

優(yōu)選的，上述的GNSS接收機航向角的測試方法，所述數(shù)據(jù)接收/處理設(shè)備以做差的方式來獲取所述導(dǎo)航誤差數(shù)據(jù)。

優(yōu)選的，上述的GNSS接收機航向角的測試方法，所述數(shù)據(jù)接收/處理設(shè)備以折線圖的方式呈現(xiàn)所述導(dǎo)航誤差數(shù)據(jù)。

本申請還提供了一種GNSS接收機航向角的測試系統(tǒng)，可包括：

待測GNSS接收機，用以實時獲取位置信息及第一導(dǎo)航數(shù)據(jù)；

慣性導(dǎo)航裝置，與所述待測接收機連接，根據(jù)參考點位置信息輸出第二導(dǎo)航數(shù)據(jù)；

載體，用以承載所述待測GNSS接收機和所述慣性導(dǎo)航裝置進行測試運動；

數(shù)據(jù)接收/處理設(shè)備，分別與所述待測GNSS接收機和所述慣性導(dǎo)航裝置通訊連接；

其中，所述載體承載所述待測GNSS接收機和所述慣性導(dǎo)航裝置進行所述測試運動時，所述數(shù)據(jù)接收/處理設(shè)備接收并處理所述待測GNSS接收機和所述慣性導(dǎo)航裝置同步輸出的所述第一導(dǎo)航數(shù)據(jù)和所述第二導(dǎo)航數(shù)據(jù)，以輸出所述GNSS接收機的導(dǎo)航誤差數(shù)據(jù)。

優(yōu)選的，上述的GNSS接收機航向角的測試系統(tǒng)，所述載體承載所述待測GNSS接收機和所述慣性導(dǎo)航裝置進行測試運動時，所述慣性導(dǎo)航裝置獲取所述待測GNSS接收機輸出的位置信息進行位置校正。

本申請所提供的一種GNSS接收機航向角的測試方法及系統(tǒng)，可基于慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，通過將該慣性導(dǎo)航系統(tǒng)與GNSS接收機進行通訊連接，并基于一致的坐標(biāo)系進行導(dǎo)航信息的記錄，同時于預(yù)設(shè)的時間段利用GNSS接收機對慣性導(dǎo)航系統(tǒng)進行位置校正，進而能夠精準(zhǔn)獲取GNSS接收機的航向角和速度值等導(dǎo)航信息在不同時間及不同環(huán)境下的偏差值。

附圖說明

參考所附附圖，以更加充分的描述本發(fā)明的實施例。然而，所附附圖僅用于說明和闡述，并不構(gòu)成對本發(fā)明范圍的限制。

圖1為本申請實施例中GNSS接收機航向角的測試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本申請實施例中GNSS接收機航向角的測試方法的流程示意圖。

具體實施方式

本發(fā)明將通過實施例的方式結(jié)合附圖予以闡述。在附圖中，各個圖中相同或相關(guān)結(jié)構(gòu)或功能元素會以相似的標(biāo)號表示。附圖中元件的尺寸和特點僅是作為方便闡述的目的。它們不對本發(fā)明的范圍有所界定，且并不一定表示實際尺寸和比例關(guān)系。

慣性導(dǎo)航是一種以陀螺和加速度計為敏感器件的導(dǎo)航參數(shù)解算系統(tǒng)，即該系統(tǒng)可根據(jù)陀螺的輸出建立導(dǎo)航坐標(biāo)系，并根據(jù)加速度計輸出解算出運載體在導(dǎo)航坐標(biāo)系中的速度和位置。慣性導(dǎo)航系統(tǒng)為一種推算導(dǎo)航系統(tǒng)，即從一已知點的位置根據(jù)連續(xù)測得的運動體航向角和速度推算出其下一點的位置，因而可連續(xù)測出運動體的當(dāng)前位置。慣性導(dǎo)航系統(tǒng)中的陀螺儀用來形成一個導(dǎo)航坐標(biāo)系，使加速度計的測量軸穩(wěn)定在該坐標(biāo)系中，并給出航向和姿態(tài)角；加速度計用來測量運動體的加速度，經(jīng)過對時間的一次積分得到速度，速度再經(jīng)過對時間的一次積分即可得到位移。

由于慣性導(dǎo)航系統(tǒng)為一種不依賴于任何外部信息同時也不向外部輻射能量的自主式系統(tǒng)，故使得其具有較好的隱蔽性好，且也不會受外界電磁干擾的影響；所以慣性導(dǎo)航設(shè)備可全天候、全時間地工作于空中、地球表面乃至水下等作業(yè)環(huán)境中，進而輸出具有較佳連續(xù)性及低噪聲的包括諸如位置、速度、航向和姿態(tài)角數(shù)據(jù)等的導(dǎo)航信息；同時慣性導(dǎo)航的數(shù)據(jù)更新率也較高，短期精度及穩(wěn)定性相較于傳統(tǒng)衛(wèi)星導(dǎo)航設(shè)備也較為優(yōu)良。但是，由于慣性導(dǎo)航設(shè)備的導(dǎo)航信息是經(jīng)過積分而產(chǎn)生，所以會使得其定位誤差隨時間的流逝而增大，進而使得長期導(dǎo)航信息的精度較差，且在每次使用慣性導(dǎo)航設(shè)備之前需要較長的初始對準(zhǔn)時間，同時其設(shè)備的價格非常昂貴，且不能提供準(zhǔn)確的時間信息。

針對上述諸多問題，本申請創(chuàng)造性的提出了一種GNSS接收機航向角的測試系統(tǒng)，可包括用以實時獲取位置信息及第一導(dǎo)航數(shù)據(jù)的待測GNSS接收機2、與上述待測接收機連接且可根據(jù)參考點位置信息輸出第二導(dǎo)航數(shù)據(jù)的慣性導(dǎo)航裝置3、用以承載待測GNSS接收機和慣性導(dǎo)航裝置進行測試運動的載體1及分別與待測GNSS接收機和慣性導(dǎo)航裝置通訊連接的數(shù)據(jù)接收/處理設(shè)備4等，且在上述的載體1可承載待測GNSS接收機2和慣性導(dǎo)航裝置3進行測試運動時，慣性導(dǎo)航裝置3可實時或間隔預(yù)設(shè)時間段獲取待測GNSS接收機2輸出的位置信息進行位置校正，而數(shù)據(jù)接收/處理設(shè)備4則可分別接收并處理待測GNSS接收機2和慣性導(dǎo)航裝置3同步輸出的第一導(dǎo)航數(shù)據(jù)和第二導(dǎo)航數(shù)據(jù)，以輸出待測GNSS接收機2的導(dǎo)航誤差數(shù)據(jù)。

另外，參見圖2所示，可基于上述的系統(tǒng)，本申請還提供了一種GNSS接收機航向角的測試方法，包括：

步驟S1，可提供一待測GNSS接收機及與其連接的一慣性導(dǎo)航裝置。

步驟S2，將待測GNSS和慣性導(dǎo)航裝置連接后，安裝于同一載體(如潛水設(shè)備和/或飛行設(shè)備和/或無人駕駛陸行設(shè)備等)上。

步驟S3，將一數(shù)據(jù)接收/處理設(shè)備(具有數(shù)據(jù)接收/處理/輸出的電子設(shè)備)分別與待測GNSS接收機和慣性導(dǎo)航裝置通訊連接。

步驟S4，載體承載待測GNSS接收機和慣性導(dǎo)航裝置進行測試運動(如非同向非勻速運動)，慣性導(dǎo)航裝置可實時或間隔預(yù)設(shè)時間段(如(0，10]s)獲取待測GNSS接收機輸出的位置信息進行位置校正，數(shù)據(jù)接收/處理設(shè)備接收并處理所述待測GNSS接收機和所述慣性導(dǎo)航裝置同步輸出的導(dǎo)航數(shù)據(jù)(包括GNSS接收機輸出的第一導(dǎo)航數(shù)據(jù)及慣性導(dǎo)航裝置輸出的第二導(dǎo)航數(shù)據(jù)，且該第一導(dǎo)航數(shù)據(jù)、第二導(dǎo)航數(shù)據(jù)及本實施例中所指出的導(dǎo)航數(shù)據(jù)均可包括航向角和速度值等數(shù)據(jù))，并以將上述的第一導(dǎo)航數(shù)據(jù)與第二導(dǎo)航數(shù)據(jù)之間做差的方式計算并輸出GNSS接收機的導(dǎo)航誤差數(shù)據(jù)(可為一折線圖)。

本申請中的測試系統(tǒng)及方法，可針對諸如導(dǎo)航定向定位的設(shè)備(設(shè)置有GNSS接收機)通過利用進行精度測量，尤其針對具有高精度的定位信息及航向角信息的產(chǎn)品，通過利用慣性系統(tǒng)輸出的導(dǎo)航數(shù)據(jù)作為基準(zhǔn)來精準(zhǔn)的獲取GNSS接收機所輸出導(dǎo)航數(shù)據(jù)的精確度，同時還在慣性系統(tǒng)與GNSS接收機之間通過串口進行連接，以實時或間隔預(yù)設(shè)時間段來接收并根據(jù)GNSS接收機發(fā)送的位置信息來對慣性系統(tǒng)進行位置校正，以克服慣性導(dǎo)航系統(tǒng)只能提供短期穩(wěn)定的高精度的航向角及速度信息的技術(shù)問題，從而可使得改進后的測試系統(tǒng)具有長期穩(wěn)定更佳且精準(zhǔn)度更高的實時航向角和速度信息。

另外，在慣性導(dǎo)航系統(tǒng)與接收機輸出的航向角和速度信息對比作差的過程中，并不需要關(guān)注慣性導(dǎo)航系統(tǒng)是否能夠給出時間信息，只需要保證GNSS接收機輸出的GPHDT數(shù)據(jù)的頻率與慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的輸出頻率保持同步即可。同時，為了進一步提升測試的精準(zhǔn)度，可在開始進行對比測試前，建立慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的與GNSS接收機的坐標(biāo)系統(tǒng)保持一致的坐標(biāo)系，以便于高精確度的兩個航向角之間所進行的對比操作。

在實際的測試過程中，可在載體進行測試運動前，可先將慣性導(dǎo)航系統(tǒng)及待測GNSS接收機的相關(guān)配件及配置(此處可采用已有的技術(shù)進行適應(yīng)性的操作，為了闡述簡便再次不予累述)；然后，可將慣性導(dǎo)航系統(tǒng)和待測GNSS接收機安裝到載體上，并裝配完畢后，建立一致的坐標(biāo)系統(tǒng)及坐標(biāo)系，并可通過待測GNSS接收機來確認(rèn)出發(fā)點(作為慣性系統(tǒng)的基準(zhǔn)點)的地理坐標(biāo)信息；之后，載體開始以不同速度不同方向行駛時，可通過利用計算機記錄并保存慣性導(dǎo)航系統(tǒng)和待測GNSS接收機同步輸出的航向角及速度信息等信息，并且在載體運動過程中，慣性導(dǎo)航系統(tǒng)可每過一定的時間從待測GNSS接收機獲取位置信息來進行位置校正；最后，在測試完畢后，將計算機保存的數(shù)據(jù)可通過EXCEL表格做差等方式進行做差計算，并將差值做成諸如折線圖等形式進行呈現(xiàn)，以便于方便快捷且精準(zhǔn)的獲悉待測GNSS接收機的諸如航向角、速度值等導(dǎo)航信息在不同時間不同環(huán)境下的偏差值。

需要說明的是，本申請的實施例中，基于慣性導(dǎo)航系統(tǒng)(即慣性導(dǎo)航裝置)的GNSS接收機航向角的測試方法及系統(tǒng)，可針對導(dǎo)航類的GNSS接收機的航向角及速度值等進行精確的測量，而在測試的過程中可使得慣性導(dǎo)航系統(tǒng)與待測GNSS接收機的坐標(biāo)系保持一致，以便于后續(xù)數(shù)據(jù)的分析處理，同時在載體承載待測GNSS接收機及慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的載體進行測試運動時，慣性導(dǎo)航系統(tǒng)可通過實時或間隔預(yù)定時間從待測GNSS接收機所獲取的位置信息來對慣性導(dǎo)航系統(tǒng)進行位置更新操作，以提升慣性導(dǎo)航系統(tǒng)長時間導(dǎo)航信息的精準(zhǔn)性。

由于本申請實施例中通過利用慣性導(dǎo)航系統(tǒng)對GNSS接收機進行精度檢測，同時GNSS接收機又能將位置信息實時傳遞至慣性導(dǎo)航系統(tǒng)通過實現(xiàn)實時的高精度的位置校準(zhǔn)來提升慣性導(dǎo)航系統(tǒng)長時間導(dǎo)航信息的精準(zhǔn)性，這樣不僅能夠使得測試精確度更高，還能有效的解決只能做短期穩(wěn)定性測試等問題，從而提升航向角、速度測試的精度；另外，分別在不同環(huán)境不同時段進行了航向角和速度的精度測試，還可有利于實現(xiàn)GNSS接收機的最佳使用環(huán)境和時段，在客戶使用時可以提供更加精確的數(shù)據(jù)信息。

以上結(jié)合具體實施例描述了本發(fā)明的技術(shù)方案，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，上述內(nèi)容僅是舉例說明，本發(fā)明的保護范圍由權(quán)利要求書內(nèi)容所限定。本領(lǐng)域技術(shù)人員在不違背本發(fā)明的技術(shù)原理和實質(zhì)內(nèi)容的前提下，可對實施方案進行多種變更或更改，這些變更和更改均應(yīng)落入本發(fā)明的保護范圍。