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专利名称：根据卫星信号进行定位测向的测量装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及根据卫星信号进行定位测向功能的測量装置技术背景以美国的GPS卫星定位系统为例，现在广泛应用的基于卫星网络的定位、测向装置主要是通过接收到的卫星信号间的时间差、相位差等參数来确定GPS接收机的空间坐标，进而在运动的过程中 通过不同时间的不同坐标来确定接收机的运动方向即航向。此外还可通过信号差分等方式来测量航向、空间姿态。但成本高，技术复杂。同时现有的技术无法在单接收机、单天线、静态的条件下测向其定位系统自身的某一坐标系的方位、姿态。

发明内容
此任务通过权利要求I的特征完成。根据卫星信号进行定位测向功能的測量装置告知具有至少ー个卫星信号接收天线R1，使得这ー装置可以接收到卫星发射的信号，例如传统的GPS信号接收天线，具有至少ー个信息处理装置CT ;使得它可以对天线接收到的信号进行放大、分析、计算、处理并传送至其他外围设备同时还可以对卫星信号定向选择装置SI进行控制；以及卫星信号定向选择装置SI，所述卫星信号定向选择装置SI可以由对卫星信号透过特性不同的材料以特定的结构如半球形空腔或对卫星信号透过特性可逐点精确控制的材料构成，并且可以根据信息处理装置CT或外界的指令相对卫星信号接收天线保持静止或精确地运动，进而对不同方位不同特性的卫星信号精确可控的进行屏蔽、衰减、放大、透过或反射，然后使信号被所述卫星信号接收天线Rl接收到，最終这种测量装置可以根据所述卫星信号天线Rl接收到的经过卫星信号定向选择装置SI选择性地进行屏蔽、衰减、放大、透过或反射后的不同来源方向的卫星信号之间的区别例如卫星的坐标，卫星发射的电文内容，接收到的卫星信号的物理特性等计算出这种测量装置与其自身相关的某一特定坐标系相对于另一坐标系如地面坐标系的空间姿态、方向及坐标。实现同样的功能还可变通的采用高精度的定向天线，如射电望远镜的整体或局部，进而精确地选择不同方向的卫星信号，最終结合已知或观测的到的卫星运动信息、定向天线或射电望远镜的观测角度、卫星信号的质量和内容计算出这种测量装置与其自身相关的某一特定坐标系相对于另一坐标系如地面坐标系的空间姿态、方向及坐标。


图1-1是本装置的链接关系与工作状态示意 图2-1是本装置的链接关系与工作状态示意 图3-1是本装置的链接关系与工作状态示意图；下面借助于

本发明的优选实例。附图中所示为根据卫星信号进行定位测向的測量装置的侧视图。
具体实施例方式以传统的GPS系统采用的单一天线、単一接收机构成的最简单系统为例，来描述静态测向的方案。在图1-1中首先假设有四颗GPS卫星在不同的轨道上飞行，卫星信号接收天线Rl与信息处理装置CT采用传统的GPS接收机的方式来构成，因此可以建立ー个固连于卫星信号接收天线的坐标系02，以及ー个地面坐标系01，为了简化令平面X2-02-Z2与平面Xl-Ol-Zl平行，此时的測量目的就是测量出02坐标系与01坐标系间的方向角即Z2与Zl之间的锐角，此时02坐标系相对于01坐标系静止。当这套GPS系统成功定位后即可获得当前卫星A,卫星B,卫星C,卫星D相对于坐标系01和坐标系02的空间坐标。此实施例中卫星信号定向选择装置SI做静止运动，如图2-1所示，当四颗卫星运转至某一特定时刻时，卫星B的信号被卫星信号定向选择装置所屏蔽，此时卫星B在图中为灰色实心，此时记录下卫星B的空间坐标B点，并连接02和B点构成一条线段。如图3-1随着时间的变化和卫星的飞行运动，达到某一特定时刻是卫星A的信号被卫星信号定向选择装置所屏蔽，此时卫星A在图中为灰色实心此时记录下卫星A的空间坐标A点，由于卫星A、B的信号都是被卫星信号定向选择装置的同一边缘所屏蔽，已知这ー边缘平行于02-Z2轴， 因此联结A、B、0三点即可构成ー个已知的平面，有几何关系可知，此平面与平面Xl-Ol-Zl的交线与Ol-Zl轴的夹角即为01、02两坐标系之间的夹角，在此实施例中即为Z2-02轴与Zl-Ol轴之间的夹角，即为方向角。这即实现了航向的静态测量。建立ー个地面坐标系01，同理可使卫星信号定向选择装置按照已知的运动规律相对于卫星信号接收天线进行运动，此时可在卫星信号接收天线表面建立一个坐标系02，并保持卫星信号接收天线处于静止状态，进而在已知了每颗卫星准确的时间-运动关系(星历)和卫星信号定向选择装置的几何尺寸及卫星信号定向选择装置的时间-运动关系后就可以根据具体的多颗卫星信号被屏蔽的相应的不同时刻解算出当前卫星信号接收天线所固联的坐标系02与地面坐标系01之间的姿态角(俯仰、横滚、偏航)。同理当卫星信号定向选择装置可以高速精确的运动并且卫星信号接收天线及信息处理装置可以以十分高的速度运行的时候，例如某些GPS系统的信号刷新率为200HZ，因此就可以使这个测量装置在运动的情况下得到姿态的数据(俯仰、横滚、偏航)。卫星信号定向选择装置还可由局部对信号屏蔽特性精确可控的材料构成，通过信号处理装置对卫星信号定向选择装置的精确控制，即可调整天线不同方向的信号接收能力，则可以等效的替代运动的卫星信号定向选择装置，实现姿态(俯仰、横滚、偏航)的测量。
权利要求
1.根据卫星信号进行定位测向的測量装置，其特征在于 a)具有至少ー个卫星信号接收天线Rl。
b)具有至少ー个信息处理装置CT。
c)具有至少ー个卫星信号定向选择装置SI。
d)其中所述卫星信号天线Rl可 以接收卫星发射的无线电信号。
e)其中信息处理装置CT用来处理卫星信号接收天线Rl接收到的信号。
f)其中卫星信号定向选择装置SI可以将不同方位的卫星信号选择性地进行屏蔽、衰减、放大、透过或反射最終使卫星发射的信号被卫星信号接收天线Rl接收。
g)其中这种测量装置可以根据所述卫星信号天线接收到的经过卫星信号定向选择装置选择性地进行屏蔽、衰减、放大、透过或反射后的不同来源方向的卫星信号之间的区别计算出这种测量装置自身某一特定坐标系的空间姿态或方向或空间坐标。
2.按照权利要求I所述的测量装置，其特征在干 信息处理装置CT包含有“GPS”或“GLONASS”或“Galileo”或“北斗”等各种卫星定位系统或卫星通讯系统的整体或局部。
3.按照权利要求I或2所述的测量装置，其特征在于 信号屏蔽装置SI可以相对于天线Rl静止或相对于天线Rl按一定规律运动。
4.按照权利要求I至3中任一项所述的測量装置，其特征在于 这种测量装置可以通过有线或无线的方式与其他设备进行通讯。
5.按照权利要求I至4中任一项所述的測量装置，其特征在于 所述卫星信号定向选择装置Si可以按照某一特定规律改变其自身对于不同方向的信号的屏蔽、衰减、放大、透过或反射的特性。
6.按照权利要求I至5中任一项所述的測量装置，其特征在于 其中信息处理装置CT可以根据天线Rl接收到的信号的变化来控制卫星信号定向选择装置对于不同方向的信号的屏蔽、衰减、放大、透过或反射的特性。
7.按照权利要求I至6中任一项所述的測量装置，其特征在于 其中信息处理装置CT可以根据外界指令来控制卫星信号定向选择装置SI对于不同方向的信号的屏蔽、衰减、放大、透过或反射的特性。
8.按照权利要求I至7中任一项所述的測量装置，其特征在于 其中卫星信号定向选择装置SI与卫星信号天线Rl可连接成或构成的ー个整体。
9.按照权利要求I至8中任一项所述的測量装置，其特征在于 所述卫星信号接收天线可发射无线信号。
10.按照权利要求I至9中任一项所述的測量装置，其特征在于 信息处理装置可以接受其他设备发送的指令。
11.按照权利要求I至10中任一项所述的測量装置，其特征在于 其中卫星信号定向选择装置SI与卫星信号天线Rl可变通的被能够实现相同功能的装置来替代，如射电望远镜的整体或局部，定向天线，可精确识别信号来源方向的信号接收装置等。
12.按照权利要求I至11中任一项所述的測量装置，其特征在于 其中信息处理装置CT，可变通的被能够实现相同功能的装置来替代，如计算机、计算机网络， 单片机等。
全文摘要
根据卫星信号进行定位测向功能的测量装置具有至少一个卫星信号接收天线R1，至少一个信息处理装置CT；使它可以对天线接收到的信号进行处理；以及卫星信号定向选择装置S1，所述卫星信号定向选择装置S1可由对卫星信号透过特性不同的材料或对卫星信号透过特性可逐点精确控制的材料构成，并可根据信息处理装置CT或外界指令来调整天线不同方向的信号接收能力，最终这种测量装置可以根据所述卫星信号天线R1接收到的经过卫星信号定向选择装置S1选择性地进行透过后的不同方向的卫星信号之间的区别计算出这种测量装置与其自身相关的特定坐标系相对于地面坐标系的空间姿态及坐标。
文档编号G01S19/42GK102650696SQ20111005366
公开日2012年8月29日 申请日期2011年3月7日 优先权日2011年2月25日
发明者鲍臻 申请人:鲍臻