CN102830413A - 组合式卫星定位测量仪 - Google Patents

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刘雁春
付建国
王海亭
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    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/38—Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system
    • G01S19/39—Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system the satellite radio beacon positioning system transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
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    • G—PHYSICS
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    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
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    • G01C15/02—Means for marking measuring points
    • G01C15/06—Surveyors' staffs; Movable markers

Abstract

本发明公开一种组合式卫星定位测量仪，有支撑杆，所述支撑杆上端与横向空心杆相接，在空心杆内置有处理模块及与处理模块相接的测距模块和无线网络通信模块，测距模块的准轴与空心杆轴线平行；所述空心杆轴向一侧接有第一卫星定位接收模块，轴向另一侧接有第二卫星定位接收模块，第一卫星定位接收模块与第二卫星定位接收模块的天线相位中心连线与测距模块的准轴平行，第一卫星定位接收模块及第二卫星定位接收模块的输出与处理模块相接，与无线网络通信模块对应设置有无线显控终端，在所述空心杆上设有视轴与测距模块的准轴平行的瞄准装置。

Description

组合式卫星定位测量仪
技术领域
本发明涉及一种地理位置测量装置，尤其是一种可利用两个卫星定位模块确定基线方向，结合至盲区测点的实测斜距、横滚角和俯仰角数据，推算确定出盲区测点位置，又可利用卫星定位仪进行精密定位，同时具备区域测量数据同步实时处理能力，可提高测量精度和工作效率的组合式卫星定位测量仪。
背景技术
目前，利用多基站网络RTK技术建立的连续运行卫星定位服务综合系统（Continuous Operational Reference System，缩写为CORS）已成为城市卫星定位应用的发展热点，CORS的建立和应用有力地推动了城市数字化、信息化的建设。按照应用的精度不同，CORS系统的用户可以分为测绘与工程用户（厘米、分米级）、车辆导航与定位用户（米级）、高精度用户（事后处理）及气象用户等几类。作为直接的高精度应用领域，CORS彻底改变了传统大地测量及工程测量的作业方式，如传统的三角网、边角网测量方法逐渐被卫星定位测边网取代，传统的经纬仪、平板仪、全站仪、测距仪也逐渐被卫星定位仪取代。然而，基于CORS的精密定位在实际测量应用过程中还存在着如下不足：
（1）在树林、隧道和高楼附近等地带，卫星信号受到遮挡，卫星定位测量存在盲区，由于不具备自主位置传递能力，无法获取盲区测点的位置坐标信息，只能在盲区用全站仪进行补充测量，增加了测量环节和费用成本，降低了测量工作效率；
（2）为了完成一幅地形、地籍测图或工程保障测量任务，常采用多个卫星定位仪同时作业，由于每个定位仪只能与CORS系统通讯联系，各卫星定位仪之间不能实现通讯，不具备区域测量数据同步实时处理及一体化测图能力，限制了测量作业过程的优化和作业效率的提高。
发明内容
本发明是为了解决现有技术所存在的上述问题，提供一种可利用两个卫星定位模块确定基线方向，结合至盲区测点的实测斜距、横滚角和俯仰角数据，推算确定出盲区测点位置，又可利用卫星定位仪进行精密定位，同时具备区域测量数据同步实时处理能力，可提高测量精度和工作效率的组合式卫星定位测量仪。
本发明的技术解决方案是：一种组合式卫星定位测量仪，有支撑杆，所述支撑杆上端与横向空心杆相接，在空心杆内置有处理模块及与处理模块相接的测距模块和无线网络通信模块，测距模块的准轴与空心杆轴线平行；所述空心杆轴向一侧接有第一卫星定位接收模块，轴向另一侧接有第二卫星定位接收模块，第一卫星定位接收模块与第二卫星定位接收模块的天线相位中心连线与测距模块的准轴平行，第一卫星定位接收模块及第二卫星定位接收模块的输出与处理模块相接，与无线网络通信模块对应设置有无线显控终端，在所述空心杆上设有视轴与测距模块的准轴平行的瞄准装置。
在所述空心杆内设有与处理模块相接的双轴姿态传感模块，所述双轴姿态传感模块的两个敏感轴确定的平面垂直于第一卫星定位接收模块或第二卫星定位接收模块的天线相位中心到空心杆轴线的垂线。
所述支撑杆上设有水准器，支撑杆通过轴与空心杆相接，空心杆的轴端与第三卫星定位接收模块相接，第三卫星定位接收模块的天线相位中心位于空心杆的轴线上，第三卫星定位接收模块的输出与处理模块相接。
本发明是将卫星定位和自主测距相结合，对于卫星定位信号盲区的测点位置，可利用两个卫星定位模块确定基线方向，结合至盲区测点的实测斜距、横滚角和俯仰角等数据推算确定，同时还可具有现有卫星定位仪的所有功能，具备区域测量数据同步实时处理能力，有效弥补了现有卫星定位仪的不足，无需在盲区用全站仪进行补充测量，增加了测量环节和费用成本，具有更大的测量范围及更高的测量精度和工作效率。
附图说明
图1是本发明实施例1的结构示意图。
图2是本发明实施例1的电路原理框图。
图3是本发明实施例2的结构示意图。
图4是本发明实施例2的电路原理框图。
图5是本发明实施例3的结构示意图。
图6是本发明实施例3的电路原理框图。
图7是本发明实施例1、2的使用方式示意图。
图8、图9是本发明实施例3的使用方式示意图。
具体实施方式
实施例1：
如图1、图2所示：有用玻璃钢、碳纤维合金等制成的支撑杆1及圆柱形空心杆4，支撑杆1上端与空心杆4相接，在空心杆4内置有以数字信号处理器（DSP）为核心的处理模块5及与处理模块5相接的测距模块6和采用具有Wi-Fi适配器的无线网络通信模块8，测距模块6采用激光测距传感器，其准轴与空心杆4轴线的平行间距为零（重合）或平行间距不等于零，空心杆4轴向一侧接有第一卫星定位接收模块9，轴向另一侧接有第二卫星定位接收模块10，第一卫星定位接收模块9与第二卫星定位接收模块10的天线相位中心（卫星定位位置）连线与测距模块6的准轴平行间距为零（重合），第一卫星定位接收模块9及第二卫星定位接收模块10均采用GPS接收机，其输出与处理模块5相接，与无线网络通信模块8对应设置有无线显控终端12，无线显控终端12采用配置有专用显控和数据处理软件的安卓系统智能手机，利用Wi-Fi无线网络通信实现与处理模块5之间的数据交换，智能手机通过GSM网络利用GPRS实现远程数据交换。在所述空心杆4上设有视轴与测距模块6的准轴平行间距为零（重合）或平行间距不等于零的瞄准装置13，瞄准装置13采用电子望远镜，其输出与处理模块5相接，处理模块5采集其输出图像数据，通过Wi-Fi适配器发送至在无线显控终端12上进行显示，整个电路采用锂电池组14供电。
使用方法：
对于卫星定位信号受到遮挡的盲区内的测点，如图7所示：首先在非盲区选择与盲区测点通视且最近的位置并安置支撑杆1，参照无线显控终端12上显示的电子望远镜图像，调整支撑杆1，对盲区测点进行照准。照准目标后，由处理模块5同步读取第一卫星定位接收模块9、第二卫星定位接收模块10输出的定位数据、测距模块6输出的斜距数据，处理模块5根据获取的上述测量数据利用空间几何数学方法计算出盲区测点的位置。相关数据均发送到显控终端12进行记录、显示、后处理和传输。
实施例2：
如图3、图4所示：基本构成如实施例1，与实施例1所不同的是第一卫星定位接收模块9与第二卫星定位接收模块10的天线相位中心（卫星定位位置）连线与测距模块6的准轴的平行间距不等于零。此时，在所述空心杆4内设有与处理模块5相接的双轴姿态传感模块7，所述双轴姿态传感模块7的两个敏感轴确定的平面垂直于第一卫星定位接收模块9或第二卫星定位接收模块10的天线相位中心到空心杆4轴线的垂线。双轴姿态传感模块7采用VTI Technologies的SCA100T。
使用方法：
如图7所示，基本与实施例1一致，所不同的是照准目标后，由处理模块5同步读取第一卫星定位接收模块9、第二卫星定位接收模块10输出的定位数据、测距模块6输出的斜距数据以及双轴姿态传感模块7输出的横滚角和俯仰角数据，处理模块5根据获取的上述测量数据利用空间几何数学方法计算出盲区测点的位置。相关数据均发送到显控终端12进行记录、显示、后处理和传输。
实施例3：
如图5、图6所示：基本结构可同实施例1或实施例2，与实施例1或实施例2所不同的是在支撑杆1上设有水准器2，水准器2可采用圆水准器，支撑杆1通过轴3与空心杆4相接，空心杆4的轴端与第三卫星定位接收模块11相接，第三卫星定位接收模块11的天线相位中心位于空心杆4的轴线上，第三卫星定位接收模块11的输出与处理模块5相接。第三卫星定位接收模块11亦为GPS接收机，三个GPS接收机均采用插接的方式与空心杆4连接，以便使用中可根据测量现场实际情况灵活插拔、组合使用。同时配置有两个由支撑杆1、空心杆4及其上构件所组成的定位测量仪本体和三个显控终端12，其中两个显控终端12采用安装有专用软件的掌上电脑（PDA）、第三个显控终端12则采用配有专用软件的笔记本电脑，利用Wi-Fi网络构建本地无线测量工作网，利用笔记本电脑通过3G网络实现远程数据交换。
使用方法：
两个定位测量仪本体可分别单机独立施测，单机独立施测如下：
可如图8所示：将空心杆4绕轴3旋转折叠与支撑杆1并拢在一起，拔掉第一卫星定位接收模块9和第二卫星定位接收模块10；同现有卫星定位仪测量方法一致，将支撑杆1对准测点放置，通过观察圆水准器2将支撑杆1整平立直，利用第三卫星定位接收模块11进行定位测量；
对于卫星定位信号受到遮挡的盲区内的测点，将支撑杆1上的空心杆4绕轴3旋转打开，此时安装第一卫星定位接收模块9和第二卫星定位接收模块10，拨掉第三卫星定位接收模块11，使用方法与实施例1或实施例2基本相同，可通过配合调整支撑杆1和空心杆4更方便地实现对盲区测点的照准。同时还可利用两个定位测量仪本体对同一盲区测点进行联测，进一步提高测量的精度和可靠性。如图9所示，可将由两个定位测量仪本体施测的所有测量数据信息通过网络实时发送至掌上电脑（PDA）和笔记本电脑等终端上，采用专用软件对区域测量作业过程进行优化控制，并对区域测量数据进行同步实时处理，实现区域一体化成图。

Claims (3)

1. 一种组合式卫星定位测量仪，其特征在于：有支撑杆（1），所述支撑杆（1）上端与横向空心杆（4）相接，在空心杆（4）内置有处理模块（5）及与处理模块（5）相接的测距模块（6）和无线网络通信模块（8），测距模块（6）的准轴与空心杆（4）轴线平行；所述空心杆（4）轴向一侧接有第一卫星定位接收模块（9），轴向另一侧接有第二卫星定位接收模块（10），第一卫星定位接收模块（9）与第二卫星定位接收模块（10）的天线相位中心连线与测距模块（6）的准轴平行，第一卫星定位接收模块（9）及第二卫星定位接收模块（10）的输出与处理模块（5）相接，与无线网络通信模块（8）对应设置有无线显控终端（12），在所述空心杆（4）上设有视轴与测距模块（6）的准轴平行的瞄准装置（13）。
2.根据权利要求1所述的组合式卫星定位测量仪，其特征在于：在所述空心杆（4）内设有与处理模块（5）相接的双轴姿态传感模块（7），所述双轴姿态传感模块（7）的两个敏感轴确定的平面垂直于第一卫星定位接收模块（9）或第二卫星定位接收模块（10）的天线相位中心到空心杆（4）轴线的垂线。
3.根据权利要求1或2所述的组合式卫星定位测量仪，其特征在于：所述支撑杆（1）上设有水准器（2），支撑杆（1）通过轴（3）与空心杆（4）相接，空心杆（4）的轴端与第三卫星定位接收模块（11）相接，第三卫星定位接收模块（11）的天线相位中心位于空心杆（4）的轴线上，第三卫星定位接收模块（11）的输出与处理模块（5）相接。
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