專利名稱：土木建筑工程gps-rtk測量一體化pda裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及野外工程測量裝置，具體涉及一種面向土木建筑工程專用的 GPS-RTK與PDA —體化系統(tǒng)，本測量裝置主要用于使用GPS-RTK方法進行土木 建筑工程勘測設(shè)計、施工放樣和建筑物的質(zhì)量檢測等方面。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中，野外工程測量用的GPS-RTK (GPS —衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)， RTK—Real Time Kinematic,實時動態(tài))系統(tǒng)一般由一個基站與多個流動站組 成?；竞土鲃诱揪蒅PS主板、電臺、電源、天線和腳架等構(gòu)成，流動站 還包括PDA (掌上電腦)計算機裝置，基站通過數(shù)據(jù)鏈將其觀測值和測站坐 標(biāo)信息一起傳送給流動站；流動站通過數(shù)據(jù)鏈接收來自基站的數(shù)據(jù)，同時計 算出GPS-RTK的觀測數(shù)據(jù)，并解算流動站當(dāng)前坐標(biāo)。目前的GPS-RTK系統(tǒng)， 如瑞士來卡公司、美國天寶公司、中國南方公司等的品牌產(chǎn)品，均存在如下 不足1、 目前的產(chǎn)品都屬于無專業(yè)應(yīng)用程序的通用工業(yè)化產(chǎn)品，主要用于建筑、 電力、機械等行業(yè)的勘測和施工等，作業(yè)效率低下。2、 其所配置的PDA計算機主要用于根據(jù)采集的GPS觀測數(shù)據(jù)解算流動 站當(dāng)前坐標(biāo)，僅輸出應(yīng)用的前端數(shù)據(jù)，不能進行各種實時工程應(yīng)用處理。3、 已有GPS-RTK測量系統(tǒng)流動站的PDA計算機均為非標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品，體 積偏大，屏幕小且無圖形顯示功能，需要固定在流動站測量桿上使用，無遠(yuǎn) 程數(shù)據(jù)傳裝置，處理器運算速度較慢，內(nèi)存不足，使運行應(yīng)用程序的速度與 效率較低。
4、 己有GPS-RTK測量系統(tǒng)的流動站PDA計算機操作系統(tǒng)各異，用戶二次開發(fā)十分困難。內(nèi)置的工程專業(yè)應(yīng)用軟件功能很少，使得工程應(yīng)用處理十 分不便。5、 已有GPS-RTK測量系統(tǒng)的流動站PDA計算機多為進口產(chǎn)品，成本高，價格高達數(shù)萬元。
另外，中國專利CN1928586A公開的"基于RTK-GPS技術(shù)的海拔高測量設(shè)備及方法"公開了一種測量待測點的經(jīng)緯度和海拔高，輸出設(shè)備標(biāo)識存儲 通過模型建立、實時處理和繪出結(jié)果的方式進行實時處理，其也不能進行適 時處理。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，本發(fā)明的目的是提供一種將GPS-RTK的 數(shù)據(jù)采集、處理、應(yīng)用和傳輸一體化的土木建筑工程GPS-RTK測量一體化 PDA裝置，并具有更高的處理速度、更小的體積和更低的使用成本。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的土木建筑工程GPS-RTK測量一體化PDA 裝置，其特征在于，為用于GPS-RTK數(shù)據(jù)采集、處理和土木建筑工程應(yīng)用的 PDA計算機，與GPS-RTK數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)相結(jié)合構(gòu)成流動站，通過數(shù)據(jù)鏈接收來 自基站的數(shù)據(jù)，在流動站上同時完成GPS觀測數(shù)據(jù)采集、處理、應(yīng)用和應(yīng)用 數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸?shù)囊惑w化。
所述PDA計算機中的硬件，包括顯示屏、設(shè)于顯示屏左右兩側(cè)的按鍵、 設(shè)于本體上方的掛件，以及設(shè)于本體內(nèi)部的400MHz主頻以上的主機芯片、 藍牙模塊和GPRS模塊、內(nèi)置數(shù)傳天線和電源；采用全封閉防水防潮塑鋼機殼; 顯示屏有效顯示范圍不小于80X80(mra)。
所述PDA計算機中內(nèi)置的軟件，包括數(shù)據(jù)接收與轉(zhuǎn)換模塊、坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn) 換模塊、數(shù)據(jù)庫管理模塊、控制及碎部測量模塊、設(shè)計模形管理系統(tǒng)、勘測 及調(diào)查模塊、施工測量模塊以及幾何關(guān)系檢測模塊；
其中，數(shù)據(jù)接收與轉(zhuǎn)換模塊對來自GPS-RTK主版的載波相位差分基線 增量數(shù)據(jù)和其他數(shù)據(jù)進行接收并轉(zhuǎn)換為本系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)格式；坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換模塊經(jīng)過統(tǒng)一格式的衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù)，在獲取多個地面坐標(biāo)系已知控制點坐標(biāo)之后，計算坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)，然后將流動站的WGS-84坐 標(biāo)轉(zhuǎn)換為已知控制點所在的坐標(biāo)系坐標(biāo)；數(shù)據(jù)庫管理模塊對GPS-RTK坐標(biāo)觀測數(shù)據(jù)、外業(yè)調(diào)查、設(shè)計模型數(shù)據(jù)、 規(guī)范數(shù)據(jù)、系統(tǒng)設(shè)置數(shù)據(jù)等，使用文件和ACCESS數(shù)據(jù)庫方式進行管理，提 供快速檢索修改功能；控制及碎部測量模塊用于使用GPS-RTK方法快速建立低等級控制點、 進行碎部測量并定義繪圖信息；設(shè)計模形管理系統(tǒng)用于定義、修改和管理道路、建筑物、管線、鐵道 及軌道工程等地面構(gòu)造物的三維幾何設(shè)計模型；勘測及調(diào)查模塊用于使用GPS-RTK儀器進行各種工程勘測及調(diào)查；施工測量模塊用于各種工程施工中的測量工作；幾何關(guān)系檢測模塊使用GPS-RTK設(shè)備快速完成對工程的任何部位幾何 特征的檢測。相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下有益效果1、 本發(fā)明利用GPS-RTK與PDA計算機的優(yōu)勢，針對土木建筑工程所需而 專門開發(fā)設(shè)計而成，將GPS-RTK的數(shù)據(jù)采集、處理、應(yīng)用和傳輸一體化，不 僅提高了作業(yè)效率與可靠性，而且避免了多重、多次處理的資源浪費的情況， 從而降低了應(yīng)用成本。2、 所設(shè)計的土建工程專用RTK測量PDA，采用較大的顯示屏使得土建工程測量實現(xiàn)數(shù)圖完全對照；通過大屏幕顯示圖形，可以可視化方式管理土木 建筑設(shè)施的任意空間設(shè)計模型，使幾何設(shè)計方案直接進入施工過程；3、 內(nèi)置土木建筑多專業(yè)的應(yīng)用程序，形成土建工程專用RTK-PDA,與RTK 接收設(shè)備配合，可以直接完成多專業(yè)的常見測量任務(wù)，如勘測設(shè)計、土地調(diào)查、施工放樣以及質(zhì)量控制等。可將原需要3~5人完成的工作由一人完成，較使用普通的RTK儀器做相同工作，可以大大節(jié)省外業(yè)工作時間，提高工作效率一倍以上。
4、 本發(fā)明的PDA硬件內(nèi)置藍牙模塊和多種GPS-RTK主板數(shù)據(jù)格式，可與 多種RTK接收機(GPS主板)間實現(xiàn)藍牙無線數(shù)據(jù)無線傳輸，使本裝置可接多 種GPS-RTK設(shè)備的輸出數(shù)據(jù)，從而擴大了使用范圍。
5、 本發(fā)明的PDA硬件內(nèi)置GPRS數(shù)傳模塊，可通過無線網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù) 據(jù)實時傳輸；還可接收城市GPS基站網(wǎng)發(fā)布的位置服務(wù)信息進行實時RTK定 位，從而可實現(xiàn)單機作業(yè)。
6、 本發(fā)明的PDA硬件體積更小，便于隨身攜帶和存放；同時設(shè)計有胸掛 式掛鉤不占手，尤其方便野外單人作業(yè)。


圖1是野外工程測量用的GPS-RTK系統(tǒng)示意圖；圖2-1是本發(fā)明PDA裝置的外形主視圖；圖2-2是圖2-1的俯視圖；圖2-3是圖2-1的右視圖；圖3是本發(fā)明計算機軟件部分的方框圖。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一歩詳細(xì)說明。 參見圖l，本發(fā)明土木建筑工程GPS-RTK測量一體化PDA裝置，包括用于 GPS-RTK數(shù)據(jù)采集、處理和土木建筑工程應(yīng)用的PDA計算機，與GPS-RTK數(shù)據(jù) 采集系統(tǒng)相結(jié)合構(gòu)成流動站，通過數(shù)據(jù)鏈接收來自基站的GPS衛(wèi)星數(shù)據(jù)，與 流動站的GPS衛(wèi)星數(shù)據(jù)一起，在流動站上同時完成GPS差分觀測數(shù)據(jù)采集、 處理、應(yīng)用和應(yīng)用數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸?shù)囊惑w化。
如圖2-l、圖2-2和圖2-3所示，本發(fā)明土木建筑工程專用的GPS-RTK與 PDA—體化裝置，由本體l、顯示屏2、設(shè)于顯示屏左右兩側(cè)的按鍵3、設(shè)于 本體上方的掛件4，以及設(shè)于本體內(nèi)部的400MHz主頻以上的主機芯片、電源 和軟件等構(gòu)成。設(shè)計成雙側(cè)按鍵布置，可雙側(cè)操作；所述掛件4由掛鉤和掛 帶組成，以及保護皮套，可方便使用者掛在胸前既方便操作又不占手；而且， 本發(fā)明由于將PDA計算機裝置設(shè)計為掛式結(jié)構(gòu)，可采用有效顯示范圍不小于 80X80(mm)的正方形圖形超薄觸摸黑白日光顯示屏，大屏幕顯示屏和左、右 雙側(cè)按鍵，使用更加方便。總體積比國外進口的大多數(shù)工業(yè)型PDA更小，重 量更輕，采用堅固的全封閉防水防潮塑鋼機殼，完全數(shù)字和字母防水按鍵， 采用藍牙和GPRS模塊和內(nèi)置數(shù)傳天線，數(shù)據(jù)進出都使用無線方式。使用特制 超薄大容量鋁電池供電，這樣不使用數(shù)傳和高亮度顯示的工作時間可達3天 以上。如圖3所示，在軟件方面，本發(fā)明設(shè)計開發(fā)了土建工程應(yīng)用內(nèi)置軟件系 統(tǒng)，主要由數(shù)據(jù)接收與轉(zhuǎn)換模塊、坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)據(jù)庫管理模塊，以 及控制及碎部測量模塊、設(shè)計模形管理系統(tǒng)、勘測及調(diào)查模塊、施工測量模 塊和幾何關(guān)系檢測模塊等部分組成。其中，1、 數(shù)據(jù)接收與轉(zhuǎn)換模塊對來自GPS-RTK主版的載波相位差分基線增 量數(shù)據(jù)和其它數(shù)據(jù)進行接收并轉(zhuǎn)換為本系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)格式。設(shè)置有目前雙 頻和單頻GPS-RTK主板的數(shù)據(jù)格式，只需選擇主板型號就可以接收該主板的 輸出數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)一般包括經(jīng)解算的基線坐標(biāo)增量、星歷參數(shù)、單點定位 數(shù)據(jù)、測碼差分?jǐn)?shù)據(jù)等。2、 坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換模塊經(jīng)過統(tǒng)一格式的衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù)，在獲取多個地面 坐標(biāo)系已知控制點坐標(biāo)之后，就可以通過本模塊軟件自動計算坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)， 然后將流動站的WGS-84坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為已知控制點所在的坐標(biāo)系坐標(biāo)。也可使 用推薦的預(yù)置坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)，在選擇了坐標(biāo)系之后，可自動對每各點的觀測 坐標(biāo)進行實時轉(zhuǎn)換。3、 數(shù)據(jù)庫管理模塊對GPS-RTK坐標(biāo)觀測數(shù)據(jù)、外業(yè)調(diào)查、設(shè)計模型 數(shù)據(jù)、規(guī)范數(shù)據(jù)、系統(tǒng)設(shè)置數(shù)據(jù)等，使用文件和ACCESS數(shù)據(jù)庫方式進行管 理，提供快速檢索修改功能。4、 控制及碎部測量模塊用于使用GPS-RTK方法快速建立低等級控制 點、進行碎部測量并定義繪圖信息。包括記錄控制點、碎部點的點位及屬性 要素，連線及邊界屬性要素等。可直接用于各種工程設(shè)計所需的數(shù)字地形圖 及地籍圖測量。5、 設(shè)計模形管理系統(tǒng)用于定義、修改和管理道路、建筑物、管線、鐵 道及軌道工程、隧道及井巷工程等地面及地下構(gòu)造物的三維幾何設(shè)計模型。 這些設(shè)計模型可由點、曲線和曲面要素組成。6、 勘測及調(diào)査模塊主要用于使用GPS-RTK儀器進行各種工程勘測及 調(diào)査。根據(jù)作業(yè)需要，可以選擇安裝公路、鐵路、管道、渠道等勘測調(diào)查程 序?？梢酝瓿?、設(shè)計方案的特征點線(如中邊線)放樣、縱橫斷面測量以及 工程的用地、拆遷、坎伐等調(diào)查等。7、 施工測量模塊主要用于各種工程施工中的測量工作。可進行地面構(gòu) 造物上的特征點、設(shè)計軸線、用地線、開挖線等平面放樣(即將設(shè)計方案在 實地上設(shè)置)、土石方量測量以及施工進度管理測量等。8、 幾何關(guān)系檢測模塊在施工過程中，時常需要對施工的幾何質(zhì)量，包括位置、方向以及各個部位幾何尺度進行檢測，以與設(shè)計要求進行對比。檢 測出的誤差與規(guī)范的要求進行對比，可及時評價出施工質(zhì)量的好壞。本系統(tǒng)可根據(jù)具體的工程領(lǐng)域，選擇相應(yīng)的幾何關(guān)系檢測模塊，便可以使用GPS-RTK 設(shè)備快速完成對工程的任何部位幾何特征的檢測。來自GPS-RTK主板的基線坐標(biāo)增量測量數(shù)據(jù)和其他相關(guān)數(shù)據(jù)，通過藍牙 裝置無線傳入與GPS-RTK配套的工程專用PDA計算機。首先，通過前端數(shù)據(jù)處理程序進行觀測數(shù)據(jù)的格式轉(zhuǎn)換和錯誤檢查；然 后，根據(jù)已知控制點的觀測數(shù)據(jù)對坐標(biāo)增量數(shù)據(jù)進行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)的精度檢
查和坐標(biāo)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換并輸出工程坐標(biāo)系坐標(biāo)，求得的流動站大地坐標(biāo)，與外業(yè) 調(diào)查、設(shè)計模型數(shù)據(jù)、規(guī)范數(shù)據(jù)、系統(tǒng)設(shè)置數(shù)據(jù)等，都進入固定介質(zhì)上的數(shù) 據(jù)文件和數(shù)據(jù)庫文件，由統(tǒng)一的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)進行管理。在獲取了各種數(shù)據(jù)，特別是GPS-RTK測量數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，可以根據(jù)工程 種類(公路、鐵路等)和工程階段(勘測、施工等)，選擇相應(yīng)的工作程序進 行作業(yè)。所有幾何數(shù)據(jù)、文字、數(shù)據(jù)都可以由顯示程序在特制的較大屏幕上顯示。 本裝置具有能以圖形對照作業(yè)，觸摸屏操作和按鍵操作兩種輸入方法， 兩種無線雙向數(shù)傳方式，長效供電電池，以及放水防潮抗沖擊機殼設(shè)計。與 組合的GPS-RTK系統(tǒng)相配合，還能夠與多種巿售的GPS-RTK接收機相配合， 可直接完成常見土建工程(包括公路、鐵路、港口碼頭、城市道路及管網(wǎng)、 水電工程等)的設(shè)計勘測、施工測量、幾何檢測等工作，不需要原來的數(shù)據(jù) 下載、內(nèi)業(yè)處理、外業(yè)測設(shè)等分步工作，可顯著提高土建工程測量作業(yè)效率。
權(quán)利要求
1、土木建筑工程GPS-RTK測量一體化PDA裝置，其特征在于，為用于GPS-RTK數(shù)據(jù)采集、處理和土木建筑工程應(yīng)用的PDA計算機，與GPS-RTK數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)相結(jié)合構(gòu)成流動站，通過數(shù)據(jù)鏈接收來自基站的數(shù)據(jù)，在流動站上同時完成GPS觀測數(shù)據(jù)采集、處理、應(yīng)用和應(yīng)用數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸?shù)囊惑w化；所述PDA計算機硬件，包括顯示屏、設(shè)于顯示屏左右兩側(cè)的按鍵、設(shè)于本體上方的掛件，以及設(shè)于本體內(nèi)部的400MHz主頻以上的主機芯片、藍牙模塊和GPRS模塊、內(nèi)置數(shù)傳天線和電源；采用全封閉防水防潮塑鋼機殼；所述顯示屏有效顯示范圍不小于80×80(mm)；所述PDA計算機內(nèi)置軟件，包括數(shù)據(jù)接收與轉(zhuǎn)換模塊、坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)據(jù)庫管理模塊、控制及碎部測量模塊、設(shè)計模形管理系統(tǒng)、勘測及調(diào)查模塊、施工測量模塊以及幾何關(guān)系檢測模塊；其中，數(shù)據(jù)接收與轉(zhuǎn)換模塊對來自GPS-RTK主板的載波相位差分基線增量數(shù)據(jù)和其他數(shù)據(jù)進行接收并轉(zhuǎn)換為本系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)格式；坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換模塊經(jīng)過統(tǒng)一格式的衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù)，在獲取多個地面坐標(biāo)系已知控制點坐標(biāo)之后，計算坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)，然后將流動站的WGS-84坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為已知控制點所在的坐標(biāo)系坐標(biāo)；數(shù)據(jù)庫管理模塊對GPS-RTK坐標(biāo)觀測數(shù)據(jù)、外業(yè)調(diào)查、設(shè)計模型數(shù)據(jù)、規(guī)范數(shù)據(jù)、系統(tǒng)設(shè)置數(shù)據(jù)等，使用文件和ACCESS數(shù)據(jù)庫方式進行管理，提供快速檢索修改功能；控制及碎部測量模塊用于使用GPS-RTK方法快速建立低等級控制點、進行碎部測量并定義繪圖信息；設(shè)計模形管理系統(tǒng)用于定義、修改和管理道路、建筑物、管線、鐵道及軌道工程等地面構(gòu)造物的三維幾何設(shè)計模型；勘測及調(diào)查模塊用于使用GPS-RTK儀器進行工程勘測及調(diào)查；施工測量模塊用于工程施工中的測量工作；幾何關(guān)系檢測模塊使用GPS-RTK設(shè)備快速完成對工程的任何部位幾何特征的檢測。
2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的土木建筑工程GPS-RTK測量一體化PDA裝置，其特征在于所述掛件由掛鉤和掛帶組成。
全文摘要
本發(fā)明公開一種土木建筑工程GPS-RTK測量一體化PDA裝置，為用于GPS-RTK數(shù)據(jù)采集、處理和土木建筑工程應(yīng)用的PDA計算機，所述PDA計算機中的硬件包括顯示屏、按鍵和掛件，以及設(shè)于本體內(nèi)部的400MHz主頻以上的主機芯片、藍牙模塊和GPRS模塊、內(nèi)置數(shù)傳天線和電源；所述PDA計算機中內(nèi)置軟件系統(tǒng)，將GPS-RTK的數(shù)據(jù)采集、處理、應(yīng)用和傳輸一體化，可大大提高作業(yè)效率與可靠性，直接完成常見土建工程(包括公路、鐵路、港口碼頭、城市道路及管網(wǎng)、水電工程等)的設(shè)計勘測、施工測量、幾何檢測等工作，不需要原來的數(shù)據(jù)下載、內(nèi)業(yè)處理、外業(yè)測設(shè)等分步工作，可顯著提高土建工程測量作業(yè)效率。
文檔編號G06F19/00GK101158993SQ20071009293
公開日2008年4月9日 申請日期2007年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月31日
發(fā)明者曉 馮 申請人:重慶路高道路工程技術(shù)咨詢有限公司