本發明涉及衛星導航設備精度測試技術領域，尤其涉及一種GNSS接收機航向角的測試方法及系統。

背景技術：

隨著社會的發展及科技的進步，衛星導航技術得到飛速的發展，進而使得衛星導航的精度也越來越高。GNSS(Global Navigation Satellite System，全球衛星導航系統/全球導航衛星系統)接收機則是衛星導航系統中非常重要的構成部件，根據用途、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接收機無法應用到較深的水中進行作業。

基于GNSS接收機的GPS導航系統雖然可應用于在一些對環境因素影響要求不高的行業中，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路中其只能作為輔助導航系統；基于當前基于GNSS接收機的導航設備在不同的使用環境及要求，可根據用途、工作原理、接收頻率等將GNSS接收機劃分為的不同的類別，例如可依據用途將GNSS接收機劃分為導航型接收機(主要用于運動載體的導航，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。儀器結構復雜，價格較貴。)及授時型接收機(主要利用GNSS衛星提供的高精度時間標準進行授時，常用于天文臺、無線通信及電力網絡中時間同步。)

目前，業界為了測試不同類別的GNSS接收機是否滿足相應的標準，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，根據目前航向角及速度的相關測試，基本都是通過不同板卡類型的GNSS接收機之間測試數據對比來得到GNSS接收機在不同環境不同時段下的航向角和速度值的穩定性，但其測試的精度均無法達到當前的需求。

技術實現要素：

針對上述問題，本申請提供了一種GNSS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航裝置；

將所述待測GNSS接收機和所述慣性導航裝置連接后，安裝于同一載體上；

將一數據接收/處理設備分別與所述待測GNSS接收機和所述慣性導航裝置通訊連接；

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

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

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

優選的，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航裝置進行測試運動時，所述慣性導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。

優選的，上述的GNSS接收機航向角的測試方法，所述慣性導航裝置每隔預設的時間段進行所述位置校正；

其中，所述預設的時間段為(0，10]s。

優選的，上述的GNSS接收機航向角的測試方法，所述導航數據包括航向角和速度值。

優選的，上述的GNSS接收機航向角的測試方法，所述數據接收/處理設備以做差的方式來獲取所述導航誤差數據。

優選的，上述的GNSS接收機航向角的測試方法，所述數據接收/處理設備以折線圖的方式呈現所述導航誤差數據。

本申請還提供了一種GNSS接收機航向角的測試系統，可包括：

待測GNSS接收機，用以實時獲取位置信息及第一導航數據；

慣性導航裝置，與所述待測接收機連接，根據參考點位置信息輸出第二導航數據；

載體，用以承載所述待測GNSS接收機和所述慣性導航裝置進行測試運動；

數據接收/處理設備，分別與所述待測GNSS接收機和所述慣性導航裝置通訊連接；

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

優選的，上述的GNSS接收機航向角的測試系統，所述載體承載所述待測GNSS接收機和所述慣性導航裝置進行測試運動時，所述慣性導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，可基于慣性導航系統的基礎上，通過將該慣性導航系統與GNSS接收機進行通訊連接，并基于一致的坐標系進行導航信息的記錄，同時于預設的時間段利用GNSS接收機對慣性導航系統進行位置校正，進而能夠精準獲取GNSS接收機的航向角和速度值等導航信息在不同時間及不同環境下的偏差值。

附圖說明

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

圖1為本申請實施例中GNSS接收機航向角的測試系統的結構示意圖；

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

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

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

由于慣性導航系統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，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；所以慣性導航設備可全天候、全時間地工作于空中、地球表面乃至水下等作業環境中，進而輸出具有較佳連續性及低噪聲的包括諸如位置、速度、航向和姿態角數據等的導航信息；同時慣性導航的數據更新率也較高，短期精度及穩定性相較于傳統衛星導航設備也較為優良。但是，由于慣性導航設備的導航信息是經過積分而產生，所以會使得其定位誤差隨時間的流逝而增大，進而使得長期導航信息的精度較差，且在每次使用慣性導航設備之前需要較長的初始對準時間，同時其設備的價格非常昂貴，且不能提供準確的時間信息。

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

另外，參見圖2所示，可基于上述的系統，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航裝置。

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

步驟S3，將一數據接收/處理設備(具有數據接收/處理/輸出的電子設備)分別與待測GNSS接收機和慣性導航裝置通訊連接。

步驟S4，載體承載待測GNSS接收機和慣性導航裝置進行測試運動(如非同向非勻速運動)，慣性導航裝置可實時或間隔預設時間段(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，數據接收/處理設備接收并處理所述待測GNSS接收機和所述慣性導航裝置同步輸出的導航數據(包括GNSS接收機輸出的第一導航數據及慣性導航裝置輸出的第二導航數據，且該第一導航數據、第二導航數據及本實施例中所指出的導航數據均可包括航向角和速度值等數據)，并以將上述的第一導航數據與第二導航數據之間做差的方式計算并輸出GNSS接收機的導航誤差數據(可為一折線圖)。

本申請中的測試系統及方法，可針對諸如導航定向定位的設備(設置有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品，通過利用慣性系統輸出的導航數據作為基準來精準的獲取GNSS接收機所輸出導航數據的精確度，同時還在慣性系統與GNSS接收機之間通過串口進行連接，以實時或間隔預設時間段來接收并根據GNSS接收機發送的位置信息來對慣性系統進行位置校正，以克服慣性導航系統只能提供短期穩定的高精度的航向角及速度信息的技術問題，從而可使得改進后的測試系統具有長期穩定更佳且精準度更高的實時航向角和速度信息。

另外，在慣性導航系統與接收機輸出的航向角和速度信息對比作差的過程中，并不需要關注慣性導航系統是否能夠給出時間信息，只需要保證GNSS接收機輸出的GPHDT數據的頻率與慣性導航系統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度，可在開始進行對比測試前，建立慣性導航系統的與GNSS接收機的坐標系統保持一致的坐標系，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，可先將慣性導航系統及待測GNSS接收機的相關配件及配置(此處可采用已有的技術進行適應性的操作，為了闡述簡便再次不予累述)；然后，可將慣性導航系統和待測GNSS接收機安裝到載體上，并裝配完畢后，建立一致的坐標系統及坐標系，并可通過待測GNSS接收機來確認出發點(作為慣性系統的基準點)的地理坐標信息；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航系統和待測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，慣性導航系統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，將計算機保存的數據可通過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，以便于方便快捷且精準的獲悉待測GNSS接收機的諸如航向角、速度值等導航信息在不同時間不同環境下的偏差值。

需要說明的是，本申請的實施例中，基于慣性導航系統(即慣性導航裝置)的GNSS接收機航向角的測試方法及系統，可針對導航類的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航系統與待測GNSS接收機的坐標系保持一致，以便于后續數據的分析處理，同時在載體承載待測GNSS接收機及慣性導航系統的載體進行測試運動時，慣性導航系統可通過實時或間隔預定時間從待測GNSS接收機所獲取的位置信息來對慣性導航系統進行位置更新操作，以提升慣性導航系統長時間導航信息的精準性。

由于本申請實施例中通過利用慣性導航系統對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航系統通過實現實時的高精度的位置校準來提升慣性導航系統長時間導航信息的精準性，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GNSS接收機的最佳使用環境和時段，在客戶使用時可以提供更加精確的數據信息。

以上結合具體實施例描述了本發明的技術方案，但本領域的技術人員應該理解，上述內容僅是舉例說明，本發明的保護范圍由權利要求書內容所限定。本領域技術人員在不違背本發明的技術原理和實質內容的前提下，可對實施方案進行多種變更或更改，這些變更和更改均應落入本發明的保護范圍。