一種用于gnss精確快速測(cè)量高程的設(shè)備及方法
【專(zhuān)利摘要】一種用于GNSS精確快速測(cè)量高程的設(shè)備及方法，包括用于測(cè)量地理坐標(biāo)的GNSS天線和GNSS接收機(jī)、用于支撐GNSS天線以及確定待測(cè)點(diǎn)的對(duì)中桿，所述GNSS天線的相位中心為信號(hào)接收點(diǎn)，所述對(duì)中桿與GNSS天線位于同一條垂線上，還包括用于測(cè)量所述設(shè)備運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的重力加速度模塊，測(cè)量所述設(shè)備與豎直方向的夾角的傾角測(cè)量模塊，位于GNSS天線底部用于測(cè)量GNSS天線底部與待測(cè)點(diǎn)之間的距離的激光測(cè)距模組。本發(fā)明通過(guò)重力加速度模塊、傾角測(cè)量模塊和兩激光測(cè)距模組快速精確地測(cè)量出GNSS天線底部到地面的距離，然后通過(guò)計(jì)算裝置快速補(bǔ)償并最終確定待測(cè)點(diǎn)的高程，與傳統(tǒng)方式比反應(yīng)速度快，精度高，提高了工程作業(yè)的質(zhì)量和效率。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種用于GNSS精確快速測(cè)量高程的設(shè)備及方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于GNSS精確快速測(cè)量高程的設(shè)備及方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 傳統(tǒng)的GNSS測(cè)量裝置主要包括GNSS天線、GNSS接收機(jī)以及用于支撐GNSS天線的 對(duì)中桿和測(cè)高片。傳統(tǒng)技術(shù)中將對(duì)中桿放置到待測(cè)點(diǎn)上，并確保對(duì)中桿和地平面絕對(duì)的水 平（觀測(cè)水泡物理居中）再由高精度GNSS接收機(jī)得到高精度坐標(biāo)，得到的坐標(biāo)為GNSS天 線相位中心所處位置的坐標(biāo)，而不是待測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)。想要得到待測(cè)點(diǎn)坐標(biāo)就要將相位中心 的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為待測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)，最終待測(cè)點(diǎn)的高程信息=GNSS接收機(jī)測(cè)到的高程-H(相位中 心到測(cè)高片的距離）-Ah;其中Η為固定值不會(huì)引入誤差，Ah是變值，一般為使用卷尺測(cè) 量得到的地面到測(cè)高片之間的距離。
[0003] 誤差的引入：
[0004] 1、對(duì)中桿與地面非垂直狀態(tài)
[0005] 當(dāng)對(duì)中桿處于非對(duì)中狀態(tài)，測(cè)試點(diǎn)和待測(cè)點(diǎn)會(huì)由于天線相位中心的投影造成測(cè)量 的誤差，如果地面不平，則直接影響高程的精度；通過(guò)卷尺測(cè)量得到的Λ h也引入了誤差， 應(yīng)該是Ahn = Ah*cosc〇 ;同樣也引入了誤差。
[0006] 2、由于地面松軟程度的問(wèn)題，對(duì)中桿對(duì)中點(diǎn)在不同時(shí)刻插入地面的深淺程度不一 致導(dǎo)致誤差
[0007] 對(duì)中桿和設(shè)備都有一定的重量，對(duì)中桿底部是尖頭金屬設(shè)計(jì)，如果測(cè)試不小心，會(huì) 導(dǎo)致對(duì)中桿插入的深淺狀態(tài)不一致，從而導(dǎo)致引入高程誤差。
[0008] 3、Ah測(cè)量引入的誤差
[0009] 由于Ah采用的是卷尺測(cè)量，卷尺的測(cè)量精度誤差在±2mm，同樣引入了測(cè)量的誤 差。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種能夠精確快速測(cè)量高程的GNSS設(shè)備和 相應(yīng)的測(cè)量方法。
[0011] 本發(fā)明提供的技術(shù)方案為：
[0012] 一種用于GNSS精確快速測(cè)量高程的設(shè)備，包括用于測(cè)量地理坐標(biāo)的GNSS天線和 GNSS接收機(jī)、用于支撐GNSS天線以及確定待測(cè)點(diǎn)的對(duì)中桿，所述GNSS天線的相位中心為信 號(hào)接收點(diǎn)，所述對(duì)中桿與GNSS天線位于同一條垂線上，還包括用于測(cè)量所述設(shè)備運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 的重力加速度模塊，測(cè)量所述設(shè)備與堅(jiān)直方向的夾角的傾角測(cè)量模塊，位于GNSS天線底部 用于測(cè)量GNSS天線底部與待測(cè)點(diǎn)之間的距離的激光測(cè)距模組。
[0013] 優(yōu)選的是，所述重力加速度模塊為三軸重力加速度模塊。
[0014] 優(yōu)選的是，所述激光測(cè)距模組為兩組。
[0015] 優(yōu)選的是，兩激光測(cè)距模組相對(duì)于對(duì)中桿對(duì)稱(chēng)。
[0016] 優(yōu)選的是，所述GNSS天線的相位中心到GNSS天線底部的距離為H，兩激光測(cè)距模 組測(cè)量的到地面的距離值分別為L(zhǎng)1和L2,所述對(duì)中桿與堅(jiān)直方向的夾角為ω ;
[0017] 最終待測(cè)點(diǎn)的高程=GNSS接收機(jī)測(cè)量高程-Η - (Ll*cosc〇+L2*cosc〇)/2。
[0018] 優(yōu)選的是，當(dāng)所述重力加速度模塊判斷GNSS接收機(jī)處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)，發(fā)出一禁止 信號(hào)，所述設(shè)備不工作；當(dāng)所述重力加速度模塊判斷GNSS接收機(jī)處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，發(fā)出一 允許信號(hào)，所述設(shè)備的GNSS接收機(jī)獲取經(jīng)度、緯度和高程數(shù)據(jù)，同時(shí)所述傾角測(cè)量模塊、激 光測(cè)距模組工作。
[0019] 本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明通過(guò)兩激光測(cè)距模組快速精確地測(cè)量出GNSS天線底 部到地面的距離，然后通過(guò)計(jì)算裝置快速補(bǔ)償并確定最終待測(cè)點(diǎn)的高程，與傳統(tǒng)方式比系 統(tǒng)反應(yīng)速度快，精度高，提高了工程作業(yè)的質(zhì)量和效率。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0020] 圖1為現(xiàn)有技術(shù)的GNSS測(cè)1?方式不意圖；
[0021] 圖2為本發(fā)明的GNSS設(shè)備原理示意圖；
[0022] 圖3為本發(fā)明的GNSS設(shè)備傾斜狀態(tài)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0023] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0024] 如圖1所示，傳統(tǒng)的GNSS測(cè)量方式需要將測(cè)量裝置堅(jiān)直放置，再通過(guò)人工測(cè)量測(cè) 高片到地面的距離，然后換算得到待測(cè)點(diǎn)的高程，這樣會(huì)引入大量誤差，具體地已經(jīng)在背景 技術(shù)中說(shuō)明，此處不再重復(fù)說(shuō)明。
[0025] 如圖2和圖3所示，一種用于GNSS精確快速測(cè)量高程的設(shè)備，包括用于測(cè)量地理 坐標(biāo)的GNSS天線2以及GNSS接收機(jī)、用于支撐GNSS天線2以及確定待測(cè)點(diǎn)1的對(duì)中桿 5,所述GNSS天線2的相位中心為信號(hào)接收點(diǎn)，所述對(duì)中桿5與GNSS天線2位于同一條垂 線上，還包括用于測(cè)量所述設(shè)備運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的重力加速度模塊3,測(cè)量所述設(shè)備與堅(jiān)直方向的 夾角的傾角測(cè)量模塊6 (其中重力加速度模塊3和傾角測(cè)量模塊6可以為一個(gè)整體的模塊， 本發(fā)明為了敘述得更清楚將其拆分為兩個(gè)模塊進(jìn)行說(shuō)明），位于GNSS天線2底部用于測(cè)量 GNSS天線2底部與待測(cè)點(diǎn)1之間的距離的激光測(cè)距模組4,其中所述重力加速度模塊3為 三軸重力加速度模塊。
[0026] 本發(fā)明采用兩組激光測(cè)距模組4,分別位于對(duì)中桿5兩側(cè)并對(duì)稱(chēng)于對(duì)中桿5,這樣 方便計(jì)算。激光測(cè)距模組4的數(shù)量可根據(jù)不同場(chǎng)合情況設(shè)置，同時(shí)激光測(cè)距模組4到對(duì)中 桿的距離也可不相等，只要進(jìn)行相應(yīng)的比例換算即可。
[0027] -種用于GNSS精確快速測(cè)量高程的方法，在設(shè)備工作時(shí)，重力加速度模塊3通過(guò) 重力感應(yīng)的數(shù)值判斷本設(shè)備是否處于穩(wěn)定狀態(tài)，若處于不穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，則測(cè)量裝置不啟動(dòng)； 當(dāng)重力加速度模塊3判斷系統(tǒng)處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，設(shè)備開(kāi)機(jī)工作，GNSS接收機(jī)獲取經(jīng)度、緯度 和高程的數(shù)據(jù)，同時(shí)所述傾角測(cè)量模塊、激光測(cè)距模組工作。
[0028] 將所述GNSS天線2的相位中心到GNSS天線2底部的距離設(shè)為H，Η為固定值；兩 激光測(cè)距模組4測(cè)量的到地面的距離值分別為L(zhǎng)1和L2,所述傾角測(cè)量模塊測(cè)量的對(duì)中桿與 堅(jiān)直方向的夾角為ω，最終得到的高程為：
[0029] 最終待測(cè)點(diǎn)的高程=GNSS接收機(jī)測(cè)量高程-Η - (Ll*cos ω +L2*cos ω) /2。
[0030] 本發(fā)明的傾角測(cè)量模塊的測(cè)量精度為0. 05度，激光測(cè)距模組的測(cè)量精度為5m以 內(nèi)0. 5mm，采用該方式，大大降低了 Ah(即GNSS電線底部到待測(cè)點(diǎn)之間的距離，為可變值） 引入的誤差，本發(fā)明經(jīng)過(guò)實(shí)際驗(yàn)證，在傾角±25度內(nèi)，最大引入的誤差僅僅為2mm，而未采 用該專(zhuān)利技術(shù)由于對(duì)中桿與地面非垂直狀態(tài)、由于地面松軟程度的問(wèn)題，對(duì)中桿對(duì)中點(diǎn)在 不同時(shí)刻插入地面的深淺程度不一致、Ah測(cè)量引入的誤差超過(guò)了 10mm。本發(fā)明的傾角測(cè) 量模塊測(cè)量的對(duì)中桿與堅(jiān)直方向的夾角ω與引入誤差Dh之間的關(guān)系表如下：
[0031]
[0032]

【權(quán)利要求】
1. 一種用于GNSS精確快速測(cè)量高程的設(shè)備，包括用于測(cè)量地理坐標(biāo)的GNSS天線和 GNSS接收機(jī)、用于支撐GNSS天線以及確定待測(cè)點(diǎn)的對(duì)中桿，所述GNSS天線的相位中心為信 號(hào)接收點(diǎn)，所述對(duì)中桿與GNSS天線位于同一條垂線上，其特征在于 ： 還包括用于測(cè)量所述設(shè)備運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的重力加速度模塊，測(cè)量所述設(shè)備與堅(jiān)直方向的夾 角的傾角測(cè)量模塊，位于GNSS天線底部用于測(cè)量GNSS天線底部與待測(cè)點(diǎn)之間的距離的激 光測(cè)距模組。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于GNSS精確快速測(cè)量高程的設(shè)備，其特征在于： 所述重力加速度模塊為三軸重力加速度模塊。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于GNSS精確快速測(cè)量高程的設(shè)備，其特征在于： 所述激光測(cè)距模組為兩組。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于GNSS精確快速測(cè)量高程的設(shè)備，其特征在于： 兩激光測(cè)距模組相對(duì)于對(duì)中桿對(duì)稱(chēng)。
5. -種用于GNSS精確快速測(cè)量高程的方法，其特征在于： 所述GNSS天線的相位中心到GNSS天線底部的距離為H，兩激光測(cè)距模組測(cè)量的到地面 的距離值分別為L(zhǎng)1和L2,所述對(duì)中桿與堅(jiān)直方向的夾角為ω ; 最終待測(cè)點(diǎn)的高程=GNSS接收機(jī)測(cè)量高程-Η - (Ll*C〇s ω +L2*cos ω) /2。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于GNSS精確快速測(cè)量高程的方法，其特征在于： 當(dāng)所述重力加速度模塊判斷GNSS接收機(jī)處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)，發(fā)出一禁止信號(hào)，所述設(shè)備 不工作； 當(dāng)所述重力加速度模塊判斷GNSS接收機(jī)處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，發(fā)出一允許信號(hào)，所述設(shè)備 的GNSS接收機(jī)獲取經(jīng)度、緯度和高程數(shù)據(jù)，同時(shí)所述傾角測(cè)量模塊、激光測(cè)距模組工作。
【文檔編號(hào)】G01C5/00GK104297771SQ201410608871
【公開(kāi)日】2015年1月21日 申請(qǐng)日期:2014年10月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月31日
【發(fā)明者】趙翔, 李仁德 申請(qǐng)人:廣州吉?dú)W電子科技有限公司