[发明专利]一种室内GPS系统精度检测方法

摘要

一种室内GPS系统精度检测方法，首先放置激光发射器、激光跟踪仪靶球及激光接收器构建室内GPS系统，并搭建室内GPS系统检测装置，然后令检测装置自由移动，使用室内GPS系统测量计算得到待检测位置坐标，使用激光跟踪仪得到标准位置坐标，最后计算得到当前室内GPS系统精度，完成室内GPS系统精度检测。本发明方法克服了现有的静态精度测量方法在运动过程中每个激光接收器接收到发射站信号的时刻不相同带来激光接收器不同步误差的缺陷，并对此误差进行了补偿，提高了室内GPS系统在运动过程中的检测精度。

主权项

1.一种室内GPS系统精度检测方法，其特征在于包括如下步骤：(1)在室内测量试验现场放置n个激光发射器，记为激光发射器i，i＝1，2，3…n，在测量棒的两端放置激光跟踪仪靶球，在测量棒的中间点放置室内GPS系统中的激光接收器，使测量棒通过支架连接在底盘上，底盘通过气垫和花岗岩平台接触，其中，底盘可以在水平平台上自由移动，测量棒、水平平台与底盘均与水平面平行，n为激光发射器个数，2个激光跟踪仪靶球分别记为激光跟踪仪靶球1、激光跟踪仪靶球2；其中，一种室内GPS系统精度检测方法适用于动态精度测量；(2)令测量棒通过支架在水平平台上自由移动，令n个激光发射器匀速自转，激光发射器i在自转周期Ti的起始时刻发送同步光脉冲，同时在自转周期Ti内还发送两束扫描光脉冲，同时在自转周期Ti过程中不间断使用激光跟踪仪测量测量棒两端的激光跟踪仪靶球1、激光跟踪仪靶球2的位置，得到激光跟踪仪靶球1、激光跟踪仪靶球2的所有测量时刻，并分别记为tm1、tm2、tm3…tmj，其中，n个激光发射器的自转周期分别记为T1、T2、T3…Tn，同步光脉冲、扫描光脉冲为光平面信号，激光发射器i的同步光脉冲、两束扫描光脉冲的角度信息各不相同且n个激光发射器的同步光脉冲、两束扫描光脉冲角度信息各不相同，角度信息为光平面信号与水平面的垂直面的夹角，j为正整数，激光跟踪仪第j次测量得到激光跟踪仪靶球1、激光跟踪仪靶球2时刻为tmj，位置为(x'j,y'j,z'j)、(x”j,y”j,z”j)；(3)令激光接收器将接收到的多个激光发射器发送的同步光脉冲及扫描光脉冲分别转换为同步电脉冲及扫描电脉冲信号，然后以统一的计时基准对激光发射器i的同步电脉冲及扫描电脉冲信号按照激光发射器i的自转周期Ti进行匹配计时，对于激光发射器i，将激光接收器接收到激光发射器i的同步光脉冲的时刻记为t0，将激光接收器分别接收到激光发射器i的两束扫描光脉冲的时刻分别记为t1、t2，得到在自转周期Ti内激光发射器i扫过激光接收器时的旋转角度θ1i、θ2i分别为将t0作为激光发射器i的时间戳；所述的统一的计时基准为室内GPS系统中信号处理器的内部晶振；(4)建立wMPS坐标系，然后在wMPS坐标系中对激光发射器i的两束扫描光平面的平面方程系数进行标定，并分别记为(a1i，b1i，c1i，d1i)与(a2i，b2i，c2i，d2i)，对激光发射器k的两束光平面的平面方程系数进行标定，并分别记为(a1k，b1k，c1k，d1k)与(a2k，b2k，c2k，d2k)，进而得到激光接收器在tpj时刻的坐标Pj(xj，yj，zj)，其中，k＝1，2，3...n，得到(xj，yj，zj)可由下式求得(a1i cos(θ1i)‑b1i sin(θ1i))xj+(a1i sin(θ1i)+b1i cos(θ1i))yj+c1izj+d1i＝0(a2i cos(θ2i)‑b2i sin(θ2i))xj+(a2i sin(θ2i)+b2i cos(θ2i))yj+c2izj+d2i＝0(a1k cos(θ1k)‑b1k sin(θ1k))xj+(a1k sin(θ1k)+b1k cos(θ1k))yj+c1kzj+d1k＝0(a2k cos(θ2k)‑b2k sin(θ2k))xj+(a2k sin(θ2k)+b2k cos(θ2k))yj+c2kzj+d2k＝0；tpj为激光接收器接收到的所有激光发射器的时间戳的均值；其中，wMPS坐标系的Z轴竖直向上，Z轴与激光发射器1的第一束同步光脉冲的交点为原点，XOY平面过原点并垂直于Z轴，第一束同步光脉冲与XOY平面的交线为X轴，Y轴指向根据右手定则确定；(5)在tm1、tm2、tm3...tmj中寻找与tpj时刻最接近的时刻，并记为tmq，得到激光跟踪仪第q次测量得到激光跟踪仪靶球1、激光跟踪仪靶球2位置(x′q，y′q，z′q)、(x″q，y″q，z″q)，进而计算测量棒中间点的标准位置(x，y，z)为(6)使用步骤(5)得到的测量棒中间点的标准位置(x,y,z)与室内GPS系统测量计算得到的tpj时刻测量棒中间点坐标Pj(xj,yj,zj)计算当前室内GPS系统精度p为如果p不大于0.3，则当前室内GPS系统可用，如果p大于0.3，则当前室内GPS系统不可用。