封閉環(huán)境移動測量方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種封閉環(huán)境移動測量方法，包括以下步驟：在封閉環(huán)境內(nèi)選取第一內(nèi)部地面控制點，并獲取所述第一內(nèi)部地面控制點的大地坐標(biāo)；在所述第一內(nèi)部地面控制點上通過全站儀根據(jù)所述大地坐標(biāo)，獲取設(shè)置在移動測量設(shè)備上的360°棱鏡的大地測量坐標(biāo)；通過設(shè)置在所述移動測量設(shè)備上的慣性測量單元，獲取移動測量設(shè)備的實時姿態(tài)角；根據(jù)所述大地測量坐標(biāo)及實時姿態(tài)角，將激光掃描儀獲取的激光點云及全景相機(jī)獲取的照片數(shù)據(jù)在統(tǒng)一的大地坐標(biāo)系中顯示。上述方案，在封閉的空間內(nèi)，處于GPS失鎖的情況下，通過全站儀來準(zhǔn)確的獲取大地坐標(biāo)，通過慣性測量單元獲取移動測量設(shè)備的實時姿態(tài)角，使得移動測量在無GPS信號的環(huán)境下也能順利的進(jìn)行。
【專利說明】封閉環(huán)境移動測量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及測繪【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種封閉環(huán)境移動測量方法。
【背景技術(shù)】
[0002]車載移動測量系統(tǒng)中，車輛的頂部設(shè)置激光掃描儀及全景相機(jī)，來獲得激光點云及照片數(shù)據(jù)。在測量時，需要實時確定激光掃描儀及全景相機(jī)在大地坐標(biāo)系中的坐標(biāo)及其姿態(tài)角，從而使獲取的激光點云和照片數(shù)據(jù)能夠在統(tǒng)一的大地坐標(biāo)系中顯示。
[0003]目前，在普遍使用的車載移動測量系統(tǒng)中，坐標(biāo)的確定是通過GPS(GlobalPositioningSystem,全球定位系統(tǒng))衛(wèi)星定位來實現(xiàn)，姿態(tài)角通過慣性導(dǎo)航IMU(InertialMeasurementUnit,慣性測量單元)來實時記錄。但是，當(dāng)GPS衛(wèi)星信號微弱或缺失時，也即失鎖的情況下，雖然MU可以短時間內(nèi)幫助確定測量系統(tǒng)的坐標(biāo)，可是MU確定的坐標(biāo)會隨著失鎖時長的延長而出現(xiàn)較大的誤差，該坐標(biāo)的誤差在移動測量中是不可容忍的，在不能得到準(zhǔn)確的激光掃描儀及全景相機(jī)的大地坐標(biāo)的情況下，無法進(jìn)行移動測量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]在下文中給出關(guān)于本發(fā)明的簡要概述，以便提供關(guān)于本發(fā)明的某些方面的基本理解。應(yīng)當(dāng)理解，這個概述并不是關(guān)于本發(fā)明的窮舉性概述。它并不是意圖確定本發(fā)明的關(guān)鍵或重要部分，也不是意圖限定本發(fā)明的范圍。其目的僅僅是以簡化的形式給出某些概念，以此作為稍后論述的更詳細(xì)描述的前序。
[0005]本發(fā)明提供一種封閉環(huán)境移動測量方法，用以在封閉空間GPS失鎖的情況下進(jìn)行移動測量。
[0006]本發(fā)明提供一種封閉環(huán)境移動測量方法，包括以下步驟:
[0007]在封閉環(huán)境內(nèi)選取第一內(nèi)部地面控制點，并獲取所述第一內(nèi)部地面控制點的大地坐標(biāo)；
[0008]在所述第一內(nèi)部地面控制點上通過全站儀根據(jù)所述大地坐標(biāo)，獲取設(shè)置在移動測量設(shè)備上的360°棱鏡的大地測量坐標(biāo)；
[0009]通過設(shè)置在所述移動測量設(shè)備上的慣性測量單元，獲取移動測量設(shè)備的實時姿態(tài)角；
[0010]根據(jù)所述大地測量坐標(biāo)及實時姿態(tài)角，將激光掃描儀獲取的激光點云及全景相機(jī)獲取的照片數(shù)據(jù)在統(tǒng)一的大地坐標(biāo)系中顯示。
[0011]本發(fā)明提供的上述方案，在封閉的空間內(nèi)，處于GPS失鎖的情況下，通過全站儀來準(zhǔn)確的獲取大地坐標(biāo)，通過慣性測量單元獲取移動測量設(shè)備的實時姿態(tài)角，使得移動測量在無GPS信號的環(huán)境下也能順利的進(jìn)行。
【具體實施方式】
[0012]本發(fā)明實施例提供一種封閉環(huán)境移動測量方法，包括以下步驟:[0013]
[0014]在封閉環(huán)境內(nèi)選取第一內(nèi)部地面控制點，并獲取所述第一內(nèi)部地面控制點的大地坐標(biāo)；
[0015]在所述第一內(nèi)部地面控制點上通過全站儀根據(jù)所述大地坐標(biāo)，獲取設(shè)置在移動測量設(shè)備上的360°棱鏡的大地測量坐標(biāo)；
[0016]通過設(shè)置在所述移動測量設(shè)備上的慣性測量單元，獲取移動測量設(shè)備的實時姿態(tài)角；
[0017]根據(jù)所述大地測量坐標(biāo)及實時姿態(tài)角，將激光掃描儀獲取的激光點云及全景相機(jī)獲取的照片數(shù)據(jù)在統(tǒng)一的大地坐標(biāo)系中顯示。
[0018]本文所指的封閉環(huán)境應(yīng)理解為GPS信號極其微弱或無GPS信號的環(huán)境，例如但不限于室內(nèi)、隧道內(nèi)等。
[0019]移動測量設(shè)備可以但不限于是設(shè)置在車輛上的激光掃描儀和/或全景相機(jī)。
[0020]本發(fā)明提供的上述方案，在封閉的空間內(nèi)，處于GPS失鎖的情況下，通過全站儀來準(zhǔn)確的獲取大地坐標(biāo)，通過慣性測量單元獲取移動測量設(shè)備的實時姿態(tài)角，使得移動測量在無GPS信號的環(huán)境下也能順利的進(jìn)行。
[0021]進(jìn)一步地，在封閉環(huán)境內(nèi)選取第一內(nèi)部地面控制點，并獲取所述第一內(nèi)部地面控制點的大地坐標(biāo)，具體為:
[0022]在封閉環(huán)境外選取外部地面控制點，并獲取所述外部地面控制點的大地坐標(biāo)，所述第一內(nèi)部地面控制點可通視至所述外部地面控制點；
[0023]在所述第一內(nèi)部地面控制點設(shè)置棱鏡，在所述外部地面控制點通過所述全站儀照射所述棱鏡并根據(jù)所述全站儀的大地坐標(biāo)獲取所述棱鏡的大地測量坐標(biāo)。
[0024]例如但不限于通過GPS獲取外部地面控制點的大地坐標(biāo)。該GPS可以是上述車輛上的GPS設(shè)備。當(dāng)然，也可以通過其它已知的測量手段來獲取外部地面控制點的大地坐標(biāo)。
[0025]在測量過程中，全站儀通過導(dǎo)線測量方法進(jìn)行測量。
[0026]進(jìn)一步地，在所述第一內(nèi)部地面控制點上通過全站儀根據(jù)所述第一內(nèi)部地面控制點的大地坐標(biāo)，獲取設(shè)置在移動測量設(shè)備上的360°棱鏡的大地測量坐標(biāo)，具體為:
[0027]以所述第一內(nèi)部地面控制點為所述全站儀的相對坐標(biāo)原點，通過全站儀獲取移動測量設(shè)備上的360°棱鏡到所述全站儀的相對坐標(biāo)，將所述相對坐標(biāo)與所述第一內(nèi)部地面控制點的大地坐標(biāo)求和獲得移動測量設(shè)備上的360°棱鏡的大地測量坐標(biāo)。此也就是以第一內(nèi)部地面控制點作為參考點，來確定移動測量設(shè)備上的360°棱鏡的大地測量坐標(biāo)，移動測量設(shè)備上的360°棱鏡的大地測量坐標(biāo)也即是當(dāng)前位置下激光掃描儀和全景相機(jī)的大地坐標(biāo)，當(dāng)然，360°棱鏡的大地測量坐標(biāo)與全站儀或全景相機(jī)的中心位置的大地測量坐標(biāo)之間的相對偏移也應(yīng)考慮。
[0028]進(jìn)一步地，由于封閉環(huán)境中會存在兩點之間不能通視的地方，為了可以獲取任一目標(biāo)位置的大地坐標(biāo)，在出現(xiàn)不可透視的情況下，還包括，在封閉環(huán)境內(nèi)選取第二內(nèi)部地面控制點，所述第二內(nèi)部地面控制點可通視至所述第一內(nèi)部地面控制點；
[0029]在所述第一內(nèi)部地面控制點通過所述全站儀根據(jù)第一內(nèi)部地面控制點的大地坐標(biāo)，獲取所述第二內(nèi)部地面控制點的大地坐標(biāo)；
[0030]在所述第二內(nèi)部地面控制點通過所述全站儀根據(jù)所述第二內(nèi)部地面控制點的大地坐標(biāo)，獲取當(dāng)前位置下設(shè)置在移動測量設(shè)備上的360°棱鏡的大地測量坐標(biāo)，所述當(dāng)前位置與所述第一內(nèi)部地面控制點不可通視。若封閉環(huán)境中存在多個非通視位置，則在適當(dāng)?shù)牟煌恢枚啻芜x取第二內(nèi)部地面控制點，并重復(fù)上述步驟，通過此種方案，可以得到封閉環(huán)境內(nèi)任何可通視位置的精確大地坐標(biāo)及姿態(tài)角，使移動測量可以順利的進(jìn)行。
[0031]實際使用中，在移動測試車輛進(jìn)入封閉環(huán)境之前，首先對車輛上的慣性導(dǎo)航進(jìn)行初始化，在初始化結(jié)束后再進(jìn)入到封閉環(huán)境內(nèi)進(jìn)行測量。
[0032]最后應(yīng)說明的是:以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù)方案的精神和范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種封閉環(huán)境移動測量方法，其特征在于，包括以下步驟: 在封閉環(huán)境內(nèi)選取第一內(nèi)部地面控制點，并獲取所述第一內(nèi)部地面控制點的大地坐標(biāo)； 在所述第一內(nèi)部地面控制點上通過全站儀根據(jù)所述第一內(nèi)部地面控制點的大地坐標(biāo)，獲取設(shè)置在移動測量設(shè)備上的360°棱鏡的大地測量坐標(biāo)； 通過設(shè)置在所述移動測量設(shè)備上的慣性測量單元，獲取移動測量設(shè)備的實時姿態(tài)角；根據(jù)所述大地測量坐標(biāo)及實時姿態(tài)角，將激光掃描儀獲取的激光點云及全景相機(jī)獲取的照片數(shù)據(jù)在統(tǒng)一的大地坐標(biāo)系中顯示。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的封閉環(huán)境移動測量方法，其特征在于，所述在封閉環(huán)境內(nèi)選取第一內(nèi)部地面控制點，并獲取所述第一內(nèi)部地面控制點的大地坐標(biāo)，具體為: 在封閉環(huán)境外選取外部地面控制點，并獲取所述外部地面控制點的大地坐標(biāo)，所述第一內(nèi)部地面控制點可通視至所述外部地面控制點； 在所述第一內(nèi)部地面控制點設(shè)置棱鏡，在所述外部地面控制點通過所述全站儀照射所述棱鏡并根據(jù)所述全站儀的大地坐標(biāo)獲取所述棱鏡的大地測量坐標(biāo)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的封閉環(huán)境移動測量方法，其特征在于，通過GPS獲取外部地面控制點的大地坐標(biāo)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的封閉環(huán)境移動測量方法，其特征在于，在所述第一內(nèi)部地面控制點上通過全站儀根據(jù)所述第一內(nèi)部地面控制點的大地坐標(biāo)，獲取設(shè)置在移動測量設(shè)備上的360°棱鏡的大地測量坐標(biāo)，具體為: 以所述第一內(nèi)部地面控制點為所述全站儀的相對坐標(biāo)原點，通過全站儀獲取移動測量設(shè)備上的360°棱鏡到所述全站儀的相對坐標(biāo)，將所述相對坐標(biāo)與所述第一內(nèi)部地面控制點的大地坐標(biāo)求和獲得移動測量設(shè)備上的360°棱鏡的大地測量坐標(biāo)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的封閉環(huán)境移動測量方法，其特征在于，還包括: 在封閉環(huán)境內(nèi)選取第二內(nèi)部地面控制點，所述第二內(nèi)部地面控制點可通視至所述第一內(nèi)部地面控制點； 在所述第一內(nèi)部地面控制點通過所述全站儀根據(jù)第一內(nèi)部地面控制點的大地坐標(biāo)，獲取所述第二內(nèi)部地面控制點的大地坐標(biāo)； 在所述第二內(nèi)部地面控制點通過所述全站儀根據(jù)所述第二內(nèi)部地面控制點的大地坐標(biāo)，獲取當(dāng)前位置下設(shè)置在移動測量設(shè)備上的360°棱鏡的大地測量坐標(biāo)，所述當(dāng)前位置與所述第一內(nèi)部地面控制點不可通視。
【文檔編號】G01C21/00GK103968828SQ201410146054
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年4月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月11日
【發(fā)明者】鐘若飛, 宮輝力, 黃小川 申請人:首都師范大學(xué)