一種應(yīng)用于rtk接收機(jī)的激光測(cè)距定位方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及測(cè)繪領(lǐng)域，具體涉及到一種應(yīng)用于RTK接收機(jī)的激光測(cè)距定位方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 傳統(tǒng)RTK(Real-TimeKinematic)是一種常用的基于衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)的GPS測(cè)量方 法。它采用了載波相位動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)差分方法，可以實(shí)時(shí)得到厘米級(jí)定位精度，它的出現(xiàn)為工程 放樣、地形測(cè)圖，各種控制測(cè)量帶來了新技術(shù)手段，極大地提高了外業(yè)作業(yè)效率。但是，傳統(tǒng) RTK測(cè)量無(wú)法很好的解決非接觸式測(cè)量，比如樹下、墻角等信號(hào)遮擋嚴(yán)重的地方測(cè)量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明提供了一種應(yīng)用于RTK接收機(jī)的激光測(cè)距定位方法，包括如下步驟：
[0004] 步驟S1、選擇激光測(cè)距前方交會(huì)功能觀測(cè)模式，并預(yù)設(shè)一待測(cè)點(diǎn)C;
[0005] 步驟S2、選取第一觀測(cè)點(diǎn)A，在第一觀測(cè)點(diǎn)A進(jìn)行激光雷達(dá)瞄準(zhǔn)待測(cè)點(diǎn)，并測(cè)量獲 取RTK坐標(biāo)、姿態(tài)角、距離；
[0006] 步驟S3、選取第二觀測(cè)點(diǎn)B，在第二觀測(cè)點(diǎn)B進(jìn)行激光雷達(dá)瞄準(zhǔn)待測(cè)點(diǎn)，并測(cè)量獲 取RTK坐標(biāo)、姿態(tài)角、距離；
[0007] 步驟S4、進(jìn)行前方交會(huì)計(jì)算，選擇第一觀測(cè)點(diǎn)A和第二測(cè)量點(diǎn)B的測(cè)量數(shù)據(jù)，計(jì)算 出待測(cè)點(diǎn)C的坐標(biāo)；
[0008] 步驟S5、激光測(cè)距觀測(cè)結(jié)束，恢復(fù)常規(guī)測(cè)量模式；
[0009] 步驟S6、重復(fù)步驟S1至步驟S5,測(cè)量下一待測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)。
[0010] 在上述的激光測(cè)距定位方法中，進(jìn)行前方交會(huì)計(jì)算的步驟包括：
[0011] 根據(jù)測(cè)量方式和幾何條件得出觀測(cè)方程：
L0018J 其中，XA、YA、ZA分別為弟一觀測(cè)點(diǎn)A坐標(biāo)觀測(cè)值X、Y、Z三個(gè)方向分量，XB、YB、ZB* 別為第二觀測(cè)點(diǎn)B坐標(biāo)觀測(cè)值X、Y、Z三個(gè)方向分量，X。、Y。、Z。分別為待測(cè)點(diǎn)C坐標(biāo)待求值X、Y、Z三個(gè)方向分量，pitchAe為第一觀測(cè)點(diǎn)A到待測(cè)點(diǎn)C的俯仰角，pitchΒε為第二觀測(cè)點(diǎn) Β到待測(cè)點(diǎn)C的俯仰角，SAe為第一觀測(cè)點(diǎn)Α和待測(cè)點(diǎn)C之間的觀測(cè)距離，SΒε為第二觀測(cè)點(diǎn) Β和待測(cè)點(diǎn)C之間的觀測(cè)距離，LAC、LBC為虛擬觀測(cè)值，LAc=cos(yawAc)，LBC=cos(yawBC)， LPAC、LPBC^虛擬觀測(cè)值，LPAc=sin(pitchAc)，LPBC=sin(pitchBC);
[0019] 對(duì)公式1按照間接平差線性化之后得到：
[0020]
_ L .七」 I
[0021] 其中偏導(dǎo)數(shù)為：

[0044] 組成誤差方程：F=_m;:
[0045]平差準(zhǔn)則為：VT·P·V=min ;
[0046] 按照間接平差得到：
[0047]
[0048] ￡為觀測(cè)值，1為觀測(cè)方程待求參數(shù)，B為觀測(cè)矩陣，V為觀測(cè)值改正數(shù)， i= 誤差方程待求參數(shù)，1 =L-(B·Xfd)為誤差方程常數(shù)項(xiàng)，X。為待求參數(shù)1的 初始近似值；
[0049] P為觀測(cè)權(quán)，根據(jù)先驗(yàn)精度定權(quán)

分別為sAC、sre、UVUVlm、lbc的觀測(cè)精度。
[0050] 在上述的激光測(cè)距定位方法中，第一觀測(cè)點(diǎn)A和第二觀測(cè)點(diǎn)B的距離不小于5米。
[0051] 同時(shí)本發(fā)明還提供了一種應(yīng)用于RTK接收機(jī)的激光測(cè)距定位方法，包括如下步 驟：
[0052] 步驟S1、選擇激光測(cè)距自由設(shè)站功能觀測(cè)模式，并預(yù)設(shè)一待測(cè)點(diǎn)C;
[0053] 步驟S2、選取第一觀測(cè)點(diǎn)A，在第一觀測(cè)點(diǎn)A架設(shè)GNNS接收機(jī)，進(jìn)行測(cè)量獲取第一 觀測(cè)點(diǎn)A的RTK坐標(biāo)，測(cè)量完成后，在第一觀測(cè)點(diǎn)A架設(shè)后視標(biāo)桿，該后視標(biāo)桿具有一后視 點(diǎn)A1;
[0054] 步驟S3、選取第二觀測(cè)點(diǎn)B，在第二觀測(cè)點(diǎn)B架設(shè)GNNS接收機(jī)，使用激光雷達(dá)瞄準(zhǔn) 后視點(diǎn)A1，進(jìn)行定向測(cè)量獲取RTK坐標(biāo)、姿態(tài)角、距離，然后選擇后視點(diǎn)A1數(shù)據(jù)進(jìn)行角度方 位校正；
[0055] 步驟S4、完成角度方位校正后進(jìn)行連續(xù)測(cè)量，在第二觀測(cè)點(diǎn)B使用激光雷達(dá)瞄準(zhǔn) 待測(cè)點(diǎn)C，進(jìn)行測(cè)量以獲取RTK坐標(biāo)、姿態(tài)角、距離，計(jì)算出待測(cè)點(diǎn)C坐標(biāo)；
[0056] 步驟S5、重復(fù)步驟S4,測(cè)量下一待測(cè)點(diǎn)坐標(biāo)；
[0057] 步驟S6、激光測(cè)距觀測(cè)結(jié)束，恢復(fù)常規(guī)測(cè)量模式。
[0058] 在上述的激光測(cè)距定位方法中，采用自由設(shè)站模式觀測(cè)目標(biāo)點(diǎn)的計(jì)算公式為：
[0059] Dzbc= S BC · sin(pitchBC)
[0060] DxBC= S BC · cos (pitchBC) · cos (yawBC)
[0061] DyBC= S BC · cos (pitchBC) · sin (yawBC)
[0062]
[0063] 其中，XB、YB、ZB分別為第二觀測(cè)點(diǎn)B坐標(biāo)觀測(cè)值X、Y、Z三個(gè)方向分量，XYc、Zc分 別為待測(cè)點(diǎn)C坐標(biāo)待求值X、Y、Z三個(gè)方向分量，DxBe、DyBe、DzBe為第二觀測(cè)點(diǎn)B和待測(cè)點(diǎn)C 的坐標(biāo)差值X、Y、Z三個(gè)方向分量，yawBe為第二觀測(cè)點(diǎn)B到待測(cè)點(diǎn)C的方位角，pitchΒε為第 二觀測(cè)點(diǎn)Β到待測(cè)點(diǎn)C的俯仰角，SBe為第二觀測(cè)點(diǎn)Β和待測(cè)點(diǎn)C之間的觀測(cè)距離。
[0064] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，與第一部分的現(xiàn)有技術(shù)方案相比，本發(fā)明通過激光測(cè)距測(cè)量可 以解決墻角、樹蔭等GPS信號(hào)觀測(cè)條件不好的測(cè)量問題，同時(shí)可以解決由于河道，圍欄阻擋 等無(wú)妨到達(dá)的目標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行觀測(cè)的問題。本發(fā)明采用激光測(cè)距進(jìn)行非接觸測(cè)量，方法簡(jiǎn)單易 用，實(shí)時(shí)性較好。
【附圖說明】
[0065] 通過閱讀參照以下附圖對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明及其特征、外 形和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯。在全部附圖中相同的標(biāo)記指示相同的部分。并未刻意按照比例 繪制附圖，重點(diǎn)在于示出本發(fā)明的主旨。
[0066] 圖1A為本發(fā)明采用前方交會(huì)模式作業(yè)方法的測(cè)繪示意圖；
[0067] 圖1B為本發(fā)明采用前方交會(huì)模式作業(yè)方法的流程圖；
[0068] 圖2A為本發(fā)明采用自由設(shè)站模式作業(yè)方法的測(cè)繪示意圖；
[0069] 圖2B為本發(fā)明采用自由設(shè)站模式作業(yè)方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0070] 在下文的描述中，給出了大量具體的細(xì)節(jié)以便提供對(duì)本發(fā)明更為徹底的理解。然 而，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言顯而易見的是，本發(fā)明可以無(wú)需一個(gè)或多個(gè)這些細(xì)節(jié)而得以 實(shí)施。在其他的例子中，為了避免與本發(fā)明發(fā)生混淆，對(duì)于本領(lǐng)域公知的一些技術(shù)特征未進(jìn) 行描述。
[0071] 為了徹底理解本發(fā)明，將在下列的描述中提出詳細(xì)的步驟以及詳細(xì)的結(jié)構(gòu)，以便 闡釋本發(fā)明的技術(shù)方案。本發(fā)明的較佳實(shí)施例詳細(xì)描述如下，然而除了這些詳細(xì)描述外，本 發(fā)明還可以具有其他實(shí)施方式。
[0072] 在本發(fā)明中，提供了兩種應(yīng)用于RTK接收機(jī)的激光測(cè)距定位方法，主要技術(shù)路線 為：
[0073] 1、通過在測(cè)量型GNSS設(shè)備中集成激光測(cè)距傳感器、陀螺儀傳感器、傾角傳感器， 從而可以獲取設(shè)備RTK坐標(biāo)、姿態(tài)、目標(biāo)點(diǎn)方位角、距離等多種觀測(cè)值。
[0074] 2、融合RTK坐標(biāo)、姿態(tài)、目標(biāo)點(diǎn)方位角、距離，采用前方交會(huì)的方式，實(shí)現(xiàn)單目標(biāo)點(diǎn) 的非接觸測(cè)量。
[0075] 3、融合RTK坐標(biāo)、姿態(tài)、目標(biāo)點(diǎn)方位角、距離，采用自由設(shè)站的方式，實(shí)現(xiàn)連續(xù)的多 目標(biāo)點(diǎn)的非接觸式測(cè)量。
[0076] 本發(fā)明主要外業(yè)作業(yè)模式如下：
[0077] GNSS設(shè)備中集成激光測(cè)距傳感器、陀螺儀傳感器、傾角傳感器，從而可以獲取設(shè)備 RTK坐標(biāo)、姿態(tài)、目標(biāo)點(diǎn)方位角、距離等多種觀測(cè)值，使用這些數(shù)據(jù)可以采用前方交會(huì)和自由 設(shè)站兩種方式實(shí)現(xiàn)目標(biāo)點(diǎn)的測(cè)量，如圖1所示。其中，前方交會(huì)是利用在兩個(gè)已知點(diǎn)上瞄準(zhǔn) 同一個(gè)目標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)距計(jì)算目標(biāo)點(diǎn)距離，它的優(yōu)點(diǎn)是使用絕對(duì)的傾角數(shù)據(jù)和基線數(shù)據(jù)，計(jì) 算精度較高，缺點(diǎn)是一個(gè)目標(biāo)點(diǎn)要在不同位置觀測(cè)兩次，作業(yè)流程復(fù)雜。自由設(shè)站是指通過 觀測(cè)一個(gè)已知后視點(diǎn)進(jìn)行位置和角度的校準(zhǔn)，然后連續(xù)觀測(cè)目標(biāo)點(diǎn)的測(cè)量方式，它的優(yōu)點(diǎn) 是可連續(xù)測(cè)量目標(biāo)點(diǎn)，缺點(diǎn)是受限于標(biāo)定和陀螺儀定位精度會(huì)略低，并且定位精度隨時(shí)間 增大。
[0078] 下面就本發(fā)明提供的兩種應(yīng)用于RTK接收機(jī)的激光測(cè)距定位方法進(jìn)行分開描述。
[0079] 實(shí)施例一
[0080] -種應(yīng)用于RTK接收機(jī)的激光測(cè)距定位方法，參照?qǐng)D1A和圖1B所示，包括如下步 驟：
[0081] 步驟S1、選擇激光測(cè)距前方交會(huì)功能觀測(cè)模式，并預(yù)設(shè)一待測(cè)點(diǎn)C。
[0082] 步驟S2、選取第一觀測(cè)點(diǎn)A，在第一觀測(cè)點(diǎn)A進(jìn)行激光雷達(dá)瞄準(zhǔn)待測(cè)點(diǎn)，并測(cè)量獲 取RTK坐標(biāo)、姿態(tài)角、距離。
[0083] 步驟S3、選取第二觀測(cè)點(diǎn)B，在第二觀測(cè)點(diǎn)B進(jìn)行激光雷達(dá)瞄準(zhǔn)待測(cè)點(diǎn)，并測(cè)量獲 取RTK坐標(biāo)、姿態(tài)角、距離。
[0084] 需要特別說明的是，圖1中三角形ABC應(yīng)該盡量成等邊三角形，并且AB應(yīng)該之間 距離應(yīng)該不低于5米，最好10米以上。
[0085] 步驟S4、進(jìn)行前方交會(huì)計(jì)算，選擇第一觀測(cè)點(diǎn)A和第二測(cè)量點(diǎn)B的測(cè)量數(shù)據(jù)，計(jì)算 出待測(cè)點(diǎn)C的坐標(biāo)。
[0086] 進(jìn)行前方交會(huì)計(jì)算的步驟包括：
[0087] 根據(jù)測(cè)量方式和幾何條件得出觀測(cè)方程：
[0088]
[0089]
[0090]
[0091]
[0092]
[0093]
[0094] 其中，XA、YA、ZA分別為第一觀測(cè)點(diǎn)A坐標(biāo)觀測(cè)值X、Y、Z三個(gè)方向分量，X B、YB、&分 別為第二觀測(cè)點(diǎn)B坐標(biāo)觀測(cè)值X、Y、Z三個(gè)方向分量，X。、Y。、Z。分別為待測(cè)點(diǎn)C坐標(biāo)待求值 X、Y、Z三個(gè)方向分量，pitchAe為第一觀測(cè)點(diǎn)A到待測(cè)點(diǎn)C的俯仰角，pitchΒε為第二觀測(cè)點(diǎn) Β到待測(cè)點(diǎn)C的俯仰角