方便安装的
车载气象站,使用灵活,可获取观测车在其所在地区的天气数据,实现对气象环境的实时监测。由于受行驶速度、行驶方向及车首方向等因素的影响,观测车中安装的风速风向传感器实际输出的数据为相对风速和相对风向。真实风速和真实风向是相对风速、行驶车速、行驶车向和车首向量合成的相对风向数据。
志愿者船自动测量仪和类似走航式气象观测仪中的真风计算是由相对风速相对风向、航速航向和船首向矢量合成而成的,其中航速航向是由GPS设备测量的,船首是由方位传感器测量的。而在实际应用中,方位传感器易受磁场的影响,船体倾斜时也会受到磁场的影响。另外方位传感器需要自己做密封,安装在船体上也很不方便,维护保养也比较麻烦。本论文利用ADU3600定位定向仪同时测量了车辆的行驶速度、行驶方向和首向方向,从而得到了真实的风场数据。它的安装方面,结构简单,同时还能计算时间,实现了时钟校时功能。
ADU3600定位定向仪是基于GPS载波测量技术和优化算法的一种产品。该系统克服了陀螺寻北仪成本高,动态性能差,操作复杂,磁盘精度低,抗干扰性差,不易安装等缺点,是一种理想的卫星通信车、卫星遥感车、气象雷达车等。一、ADU3600定位定向仪概述XW-ADU3600定位定向仪由两个GPS接收器、两个测量天线和一个处理模块组成,其中嵌入式处理器为核心。图1显示了XW-ADU3600定位定向仪实物图。XW-ADU3600定位定向仪实物图上方白色部分是双GPS接收天线,下面的部分是集成GPS接收机和GPS处理模块的两个装置。
该定位定向仪采用2台高精度、高动态GPS接收机作为卫星信号传感器,利用载波测量技术和整周模糊度快速解算技术,计算运动载体的航向角,并可输出俯仰角、位置、速度和UTC时间等信息。全球定位系统的基本测量方法有两种:伪距离测量和载波相位测量。伪距离测量按照精度可分为C/A码和P码两种,其精度一般为码长的1%。与P码相比,采用载波测量时,在相同的测量相位精度下,其码相测量误差比P码小两个数量级。
因此,载波相位测量的精度比伪距测量高得多。使用了2个GPS天线来测量航向和俯仰角,使用了3个线外的GPS天线来测量航向、俯仰角和翻滚角度。其中,姿态计算是双GPS的核心内容,显示了具体的姿态测量流程。由于姿态测量流程图伪距的测量精度不够高,因此必须采用载波测量数据。载波周期模糊度既不能直接测量,也不能直接计算,只能通过复杂的数学模型从众多的候选值中选取。
模糊度的数学模型目前在国内外研究较多,但由于其计算量较大,不能满足实时计算的要求,只能进行后期处理,无法进行实时姿态计算。采用一种选择计算方法,利用GPS单频接收机实时测量载体姿态,实现了载波相位初始整周模糊度的快速求解。在实际应用中,ADU3600型定位定向仪由于GPS前后连接卫星数目不足,造成测量数据不完全,必须保证连接卫星数为8,才能使数据比较完整。因为城市建筑物多,卫星很容易被遮挡,会影响整个仪器数据的完整性,这也是未来需要解决的问题。