基于GPS的全球定位装置和系统制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种基于GPS的全球定位装置和系统，属于卫星定位技术领域。所述装置包括：引力场测量模块，用于测量本地的引力场系数；控制模块，用于处理所述引力场测量模块测得的引力场系数；通讯模块，用于在所述控制模块的控制下，将所述控制模块处理后的引力场系数发送给全球定位系统卫星。所述系统包括：基于GPS的全球定位装置和全球定位系统卫星。本实用新型专利技术通过引力场测量模块测得本地的引力场系数，并将该引力场系数通过全球定位系统卫星进行传递，从而使得全球定位系统卫星能够提供包括经度、纬度、引力场系数的三维定位信息，该三维定位信息可以为相关领域科研工作提供参考。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及卫星定位
，特别涉及一种基于GPS的全球定位装置和系统。
技术介绍
由于GPS (Global Positioning System,全球定位系统)技术所具有的全天候、高精度和自动测量的特点，其作为先进的测量手段和新的生产力，已经融入了国民经济建设、国防建设和社会发展的各个应用领域。目前，GPS卫星系统提供的服务主要包括空间位置服务和时间服务。其中，空间位置服务是指利用GPS卫星系统传递的定位信息(包括经度、纬度和高度)进行定位、导航或测量。在实现本技术的过程中，专利技术人发现现有技术至少存在以下问题由于现有的GPS卫星系统提供的高度通常是针对海平面以上的，所以现有的定位信息在一些特殊的应用场合并不适用，如海洋勘探、地下勘探等。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的GPS卫星系统提供的定位信息不适用于一些特殊的应用场合的问题，本技术实施例提供了一种基于GPS的全球定位装置和系统。所述技术方案如下—方面，提供了一种基于GPS的全球定位装置，所述装置包括用于测量本地的引力场系数的引力场测量模块；用于处理所述引力场测量模块测得的引力场系数的控制模块；用于在所述控制模块的控制下，将所述控制模块处理后的引力场系数发送给全球定位系统卫星的通讯模块；所述控制模块分别与所述通讯模块和弓I力场测量模块电连接。优选地，所述引力场测量模块包括原子重力梯度仪、用于为所述原子重力梯度仪的原子冷却囚禁光源提供外稳频的无源腔、用于为所述无源腔提供外稳频参考的外部参考源、用于产生调制信号和同步参考信号的调制信号发生器、用于采用所述同步参考信号对所述无源腔输出的激光信号进行相敏检波的相检波单元、以及用于根据所述相检波单元输出的鉴频信号调整所述原子冷却囚禁光源的输出频率的压电晶体驱动器；其中，所述无源腔分别与所述原子冷却囚禁光源、所述外部参考源和所述相检波单元电连接，所述调制信号发生器分别与所述相检波单元和所述压电晶体驱动器电连接，所述相检波单元的输出端与所述压电晶体驱动器电连接。优选地，所述装置还包括用于接收全球定位系统卫星发送的参考时间信息的卫星信号接收机，所述卫星信号接收机与所述控制模块电连接。优选地，所述外部参考源还与所述卫星信号接收机电连接，以为所述卫星信号接收机提供同步时间信号。优选地，所述外部参考源采用原子钟。优选地，所述通讯模块包括用于直接与全球定位系统卫星进行通信，以将所述引力场系数发送给所述全球定位系统卫星的第一通讯单元；用于与地面基站进行通信，以通过所述地面基站将所述引力场系数发送给所述全球定位系统卫星的第二通讯单元；其中，所述第一通讯单元和所述第二通讯单元分别与所述控制模块电连接。优选地，所述装置还包括输出显示模块，用于显示所述通讯模块接收的异地的引力场系数和异地的时间频率比对数据，所述输出显示模块与所述控制模块电连接。另一方面，提供了一种基于GPS的全球定位系统,所述系统包括前述基于GPS的全球定位装置；以及全球定位系统卫星，用于发送参考时间信息，并在所述基于GPS的全球定位装置之间传递所述引力场系数和时间频率比对数据，所述基于GPS的全球定位装置和所述全球定位系统卫星无线连接。本技术实施例提供的技术方案带来的有益效果是通过引力场测量模块测得本地的引力场系数，并将该引力场系数通过全球定位系统卫星进行传递，从而使得全球定位系统卫星能够提供包括经度、纬度、引力场系数(高度)的三维定位信息，由于该三维定位信息将引力场系数作为高度信息，所以其不仅适用于海平面以上的位置，也适用于海平面以下的位置，进而可以为相关领域科研工作提供参考。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图I是本技术实施例I提供的基于GPS的全球定位装置结构示意图；图2是本技术实施例I提供的引力场测量模块的结构示意图；图3是本技术实施例2提供的基于GPS的全球定位装置结构示意图；图4是本技术实施例3提供的基于GPS的全球定位系统的结构示意图。具体实施方式为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本技术实施方式作进一步地详细描述。实施例I本技术实施例提供了一种基于GPS的全球定位装置，参见图1，该装置包括引力场测量模块11、控制模块12和通讯模块13。其中，引力场测量模块11用于测量本地的引力场系数；控制模块12用于处理引力场测量模块11测得的引力场系数；通讯模块13用于在控制模块12的控制下，将控制模块12处理后的引力场系数发送给全球定位系统卫星。控制模块12分别与引力场测量模块11和通讯模块13电连接。优选地，如图2所示，引力场测量模块11包括原子重力梯度仪111、用于为原子重力梯度仪111的原子冷却囚禁光源Illa提供外稳频的无源腔112、用于为无源腔112提供外稳频参考的外部参考源113、用于产生调制信号和同步参考信号的调制信号发生器114、用于采用该同步参考信号对无源腔112输出的激光信号进行相敏检波的相检波单元115、以及用于根据相检波单元115输出的鉴频信号调整原子冷却囚禁光源Illa的输出频率的压电晶体驱动器116。其中，无源腔112分别与原子冷却囚禁光源111a、外部参考源113和相检波单元115电连接，调制信号发生器114分别与相检波单元115和压电晶体驱动器116电连接，相检波单元115的输出端与压电晶体驱动器116电连接。 其中，原子重力梯度仪111由冷却囚禁、原子喷泉、初态制备、原子干涉、末态探测等部分组成，其详细结构和原理为本领域技术人员熟知，在此省略详细描述。其中，原子冷却囚禁光源Illa优选采用Littrow结构的激光器，该激光器的结构也为本领域的公知技术，在此省略详细描述。其中，无源腔112可以是一个Q值很高的法布里-帕罗标准具，由于它内部没有放电管等发热元件，没有激光介质，体积也很小，所以比较容易保持温度、气压和机械的稳定。同时，由于其Q值很高，所以其谐振曲线通带很窄，通过调制信号发生器114对压电晶体驱动器115施加一个小调制，进而可以对原子冷却囚禁光源输出的激光信号进行调制，透过无源腔112后激光的功率将相应变化。相检波单元115根据调制信号发生器114产生的同步参考信号，对透过无源腔的带调制的激光信号进行相敏检波，并将获得的鉴频信号反馈至压电晶体驱动器116中。压电晶体驱动器116可以是安装光源腔反射镜的压电陶瓷片，由于它的电致伸缩特性，当在其被施加不同的电压时，会使腔长发生改变，从而引起光源输出频率的变化，最终实现原子冷却囚禁光源输出信号频率稳定在无源腔的中心频率上。采用无源腔112稳频后，可以得到较好的短期稳定度，在此基础上，为了得到更好的长期稳定度，本实施例中采用了外部参考源113来稳定无源腔112的谐振频率。优选地，外部参考源113可以采用原子钟，包括但不限于铷原子钟、铯原子钟等。需要说明的是，全球定位系统卫星可以为GPS系统卫星、北斗卫星定位系统卫星或者其他卫星定位系统的卫星。本技术实施例通过引力场测量模本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于GPS的全球定位装置，其特征在于，所述装置包括：用于测量本地的引力场系数的引力场测量模块；用于处理所述引力场测量模块测得的引力场系数的控制模块；以及用于在所述控制模块的控制下，将所述控制模块处理后的引力场系数发送给全球定位系统卫星的通讯模块；所述控制模块分别与所述通讯模块和引力场测量模块电连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：涂娟，王谨，詹明生，
申请(专利权)人：中国科学院武汉物理与数学研究所，
类型：实用新型
国别省市：