CN105091911A - 一种pos系统动态定位精度检测系统及方法 - Google Patents

一种pos系统动态定位精度检测系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种POS系统动态定位精度检测系统及方法,检测系统包括跟踪测量装置、控制装置、测量合作目标和授时装置,将测量合作目标按照其与待测POS系统之间的安置参数安装在载体上;跟踪测量合作目标所在载体的运动状态,获取跟踪测量装置和POS系统对测量合作目标所在载体的测量数据;将跟踪测量装置和POS系统测量数据进行整体轨迹和点位对比,确定POS系统的动态定位精度。解决了目前POS系统精度检测中由于采用误差估计和成图质量分析所导致检测精度不准的问题。本发明有助于完善移动测量系统动态误差模型,为建立统一的传感器安置参数检校标准提供依据,对移动测量技术的发展起推动作用,具有重要的理论意义和应用价值。

Description

一种POS系统动态定位精度检测系统及方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种POS系统动态定位精度检测系统及方法,属于动态定位精度评价
技术领域。
背景技术
[0002] 随着智慧城市、数字城市建设的推进,快速获取和处理地理空间信息的测量技术 受到人们的广泛关注。移动测量系统(Mobile Mapping Systems, MMS),作为一种高效的城 市空间位置数据获取手段,成为当前的研究热点。
[0003] POS系统作为在移动测量系统重要部分,提供实时的空间位置和姿态信息,使移动 测量系统获取的激光点云和影像数据具有地理坐标。POS系统是由惯性测量单元(Inertial Measurement Unit, IMU)与全球定位系统(Global Navigation Satellite System, GNSS) 构成的组合导航系统。頂U实时获取载体的角速度和加速度信息,通过解算可得载体的位 置、速度和姿态等运动参数。GNSS可以提供载体的高精度位置信息。两者进行结合便可提 供实时的位置姿态服务。
[0004] POS系统产品的标称动态定位精度达到了厘米级,姿态精度达到0. 025°,已经作 为成熟产品得到广泛应用。目前,对POS系统动态精度研究,主要从两方面开展研究:通过 分析POS子系统GNSS、頂U的性能,对POS系统进行精度分析;通过结合POS系统的移动测 量系统最终成图质量,对POS系统进行精度分析。采用这些方法,存在的主要问题有采用误 差估计和通过最终成图质量分析的方式都不能较好反映 POS系统在实际工作情况下的精 度。对POS系统在实际工作状态下的定位精度检测方面开展的研究相对较少,且国内尚没 有规范的POS系统精度测试场及相应测试标准。
发明内容
[0005] 本发明的目的是提供一种POS系统动态定位精度检测系统及方法,以解决目前 POS系统精度检测中由于采用误差估计和成图质量分析所导致检测精度不准的问题。
[0006] 本发明为解决上述技术问题提供了一种POS系统动态定位精度检测系统,该检测 系统包括跟踪测量装置、控制装置、测量合作目标和授时装置,跟踪测量装置与控制装置之 间通过串口通信连接,控制装置与授时装置之间通过网口通信连接,
[0007] 所述跟踪测量装置用于获取测量合作目标的信息并将其发送给控制装置;
[0008] 所述测量合作目标用于模拟POS系统和跟踪测量装置的测量目标,使用时,测量 合作目标按照其与POS系统的安置参数放置在载体上;
[0009] 所述授时装置用于通过GNSS接收机获取时间信息,并将相应的授时信息输给控 制装置,为检测系统提供一个稳定的时间参考基准;
[0010] 所述控制装置用于根据授时装置将跟踪测量装置的时间转换为GPS时间,并对跟 踪测量装置和POS系统对测量合作目标的测量数据进行整体轨迹和点位对比,确定POS系 统的动态定位精度。 toon] 所述测量合作目标安置参数的解算包括以下步骤:
[0012] A.利用GNSS控制网解算方式解算出天线相位中心坐标,由该中心坐标获取頂U中 心坐标作为待测POS系统的中心坐标;
[0013] B.根据POS系统输出信息获取测量合作目标在地心地固坐标系下的坐标与测量 合作目标相对于POS中心的矢量之间的关系;
[0014] C.利用跟踪测量装置获取测量合作目标的测量坐标,并将该测量坐标转换至地心 地固坐标系得到测量合作目标在地心地固坐标系下的坐标;
[0015] D.根据步骤C中踪测量装置得到的测量合作目标的地心地固坐标求解步骤B中的 测量合作目标相对于POS系统中心的矢量,该矢量即为测量合作目标的安置参数。
[0016] 所述的跟踪测量装置采用全站仪和激光跟踪仪,所述全站仪用于跟踪测量测量合 作目标,所述激光跟踪仪用检测、评定和修正全站仪的测量误差。
[0017] 所述的授时装置采用GNSS授时装置,包括天线和授时板卡,天线用于接收全站仪 的时间信号并将其发送给授时板卡,所述授时板卡用于根据接收到的全站仪时间解算出相 应的GPS时间,发送给控制装置。
[0018] 所述的测量合作目标采用CCR角耦合棱镜,使用时,该CCR角耦合棱镜用于按照测 量合作目标相对于POS系统的安置参数固定在载体上。
[0019] 本发明还提供了一种如权利要求1所述POS系统动态定位精度检测系统的检测方 法,该检测方法包括以下步骤:
[0020] 1)将测量合作目标按照其与待测POS系统之间的安置参数安装在载体上;
[0021 ] 2)跟踪测量合作目标所在载体的运动状态,获取跟踪测量装置和POS系统对测量 合作目标所在载体的测量数据;
[0022] 3)将跟踪测量装置和POS系统测量数据进行整体轨迹和实时点位对比,确定POS 系统的动态定位精度。
[0023] 所述测量合作目标安置参数的解算包括以下步骤:
[0024] A.利用GNSS控制网解算方式解算出天线相位中心坐标,由该中心坐标获取頂U中 心坐标作为待测POS系统的中心坐标;
[0025] B.根据POS系统输出信息获取测量合作目标在地心地固坐标系下的坐标与测量 合作目标相对于POS中心的矢量之间的关系;
[0026] C.利用跟踪测量装置获取测量合作目标的测量坐标,并将该测量坐标转换至地心 地固坐标系得到测量合作目标在地心地固坐标系下的坐标;
[0027] D.根据步骤C中踪测量装置得到的测量合作目标的地心地固坐标求解步骤B中的 测量合作目标相对于POS系统中心的矢量,该矢量即为测量合作目标的安置参数。
[0028] 所述的跟踪测量装置包括全站仪和激光跟踪仪,以激光跟踪仪测量轨迹为基准对 全站仪测量数据进行修正,以修正后的全站仪的测量数据作为跟踪测量装置的测量数。
[0029] 所述步骤3)中的整体轨迹对比采用改进迭代就近点法算法来实现,实时点位对 比采用抛物插值算法、拉格然日插值算法或自然样条插值算法来实现。
[0030] 所述的检测方法还包括对全站仪的数据进行粗差探测和粗差过滤的过程。
[0031] 本发明的有益效果是:本发明的检测系统包括跟踪测量装置、控制装置、测量合 作目标和授时装置,将测量合作目标按照其与待测POS系统之间的安置参数安装在载体 上;跟踪测量合作目标所在载体的运动状态,获取跟踪测量装置和POS系统对测量合作目 标所在载体的测量数据;将跟踪测量装置和POS系统测量数据进行整体轨迹和点位对比, 确定POS系统的动态定位精度。本发明解决了目前POS系统精度检测中由于采用误差估计 和成图质量分析所导致检测精度不准的问题,采用的POS系统动态位置姿态精度检测有助 于完善移动测量系统动态误差模型,为建立统一的传感器安置参数检校标准提供依据;本 发明提高了外业作业效率,为用户提供一种不依赖国外厂商测试,能快速方便的POS定位 精度检测方法,对移动测量技术的发展起推动作用,具有重要的理论意义和应用价值。
附图说明
[0032] 图1是本发明POS系统动态定位精度检测系统的结构框图;
[0033] 图2测量合作目标安置参数求解流程图;
[0034] 图3是测量合作目标在全站仪坐标系下的坐标示意图;
[0035] 图4是本发明实施例中跑车整体轨迹示意图;
[0036] 图5是跟踪段轨迹提取示意图;
[0037] 图6是部分轨迹比较示意图。
具体实施方式
[0038] 下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步的说明。
[0039] 本发明的一种POS系统动态精度检测系统的实施例
[0040] 本实施例中的POS系统动态精度监测系统如图1所示,包括授时装置、跟踪测量装 置、控制装置和测量合作目标,跟踪测量装置与控制装置之间通过串口通信连接,控制装置 与授时装置之间通过网口通信连接,跟踪测量装置用于获取测量合作目标的信息并将其发 送给控制装置;测量合作目标用于模拟POS系统和跟踪测量装置的测量目标,使用时,测量 合作目标按照其与POS系统的安置参数放置在载体上;授时装置用于通过GNSS接收机获取 时间信息,并将相应的授时信息输给控制装置,为检测系统提供一个稳定的时间参考基准; 控制装置用于根据授时装置将跟踪测量装置的时间转换为GPS时间,并对跟踪测量装置和 POS系统对测量合作目标的测量数据进行整体轨迹和点位对比,确定POS系统的动态定位 精度。
[0041] 其中跟踪测量装置用于对目标进行跟踪测量,并记录测量信息,本实施例中的跟 踪测量装置包括全站仪和激光跟踪仪,全站仪和激光跟踪仪的跟踪测量原理不同,导致两 者的跟踪测量范围及测量精度有所区别,激光跟踪仪的坐标测量精度为亚毫米级,测量范 围为160m,全站仪的跟踪测量距离为2000m,但其坐标测量误差随着距离增大和累计,甚至 达到厘米级。本实施例中采用激光跟踪仪和全站仪进行联合测量,在激光跟踪仪的有效范 围内,采用激光跟踪仪的测量轨迹作为基准轨迹,用于检测、评定和修正全站仪的测量误 差,提高全站仪动态测量的精度。目前,可实现对目标的动态跟踪测量的全站仪主要由有 Leica系列的全站仪TDA5005和TS30以及索佳NET05全站仪,本实施例中选用了工业测量 全站仪TDA5005作为跟踪测量装置,该装置的具体性能参数如表1所示,全站仪的测距性能 与测量合作目标有关,具体参数如表1所示。
[0042] 表 1
[0043]
[0044]
Figure CN105091911AD00071
[0045] 激光跟踪仪是目前跟踪测量精度最高的测量系统,包括测量部分(角度测量、距 离测量)、跟踪控制部分(PSD)、测量合作目标部分(球棱镜)、基座部分(三角底座)和计 算终端部分(高性能计算机)。本实施例中所选用的激光跟踪仪为Leica AT901-B型,它的 具体测量性能参数见表2所示。
[0046] 表 2
[0047]
Figure CN105091911AD00072
[0048] POS系统输出的是GPS时,全站仪输出的是全站仪时,两者的时间系统不同,需要 将两者的时间系统进行统一,授时装置用于将稳定的GPST信息通过数据链路传递给控制 装置,将全站仪时统一至GPS时,本实施例中所采用的授时装置为GNSS授时装置,由接收信 号的天线和授时板卡两部分组成,在接收信号后,进过授时板卡解算出相应GPS时,并将数 据通过数据链路发送给用户,采用该种授时方式,授时精度可达到20ns。
[0049] 控制装置由对跟踪测量装置进行控制操作和对接收数据进行数据质量控制两部 分组成,采用高性能工控计算机实现,以满足计算机能持续工作,串口通信保持畅通,计算 机晶振频率稳定的要求,在野外使用时,受场地电源供给限制,可采用高性能笔记本电脑替 代工控计算机进行工作。
[0050] 测量合作目标的选取应满足三点要求,一是适用于动态测量模式;二是满足一定 的角度和距离的测量范围;三是测量误差在一定的范围内。目前,适用进行动态跟踪测量的 合作目标共有三种,分别为360°棱镜、圆棱镜(GPH1P棱镜)及球棱镜(CCR 1.5"角耦合 棱镜),它们的具体参数见表3所示。
[0051] 表 3
[0052]
Figure CN105091911AD00081
[0053] 360°棱镜测量精度相对较低,由6块直角反射棱镜上下交错拼组而成正六面柱 体,上下6个棱镜反射面交错分布在半径为33mm的球面上,能反射360°任一方向的激光信 号,因此不存在棱镜指向问题。GPHlP棱镜测量精度高,但在实际动态测量过程中,由于体积 较大不容易固定,容易产生较大的晃动,导致较大的误差,因此不适用于高精度的动态跟踪 测量。CCR角耦合棱镜比圆棱镜精度更高的测距测量合作目标,它的设计使得其测距等效反 射中心与球心完全重合,从而提高了测量精度,角耦合棱镜在牢固靶座的配合下,适用于高 精度的动态测量。因此,本实施例选取CCR 1.5"角耦合棱镜为了观测方便,加工了牢固的 靶座,方便动态跟踪测量实验。
[0054] 全站仪和控制装置之间采用串口通信,通过RS-232串口实时进行数据交互, RS-232接口及各针脚的定义和参数如表4所示。激光跟踪仪与控制装置之间采用网口通信 的方式进行数据传输,相比于串口通信,网口通信具有传输距离远,遵循TCP/IP协议,在设 置相同的IP段后即可进行数据传输,网口通信的过程中,可采用激光跟踪仪自带的设置软 件进行IP地址的设置,以保证控制装置与激光跟踪仪进行数据传输。
[0055] 表 4
[0056]
Figure CN105091911AD00082
[0057] 该检测系统的供电电源为220V交流电,由于AT901-B无电源部分,全站仪、GNSS授 时机和笔记本的待机能力有限,因此,该检测系统在使用时引入外接电源,在本系统中,外 接电源的选取可采用以下两种方式,一是直接连接已知交流电电源,利用220V交流电直接 供电;二是利用发电设备进行发电,而后利用电源逆变器将直流电转换为交流电,给系统设 备持续供电。
[0058] 测量合作目标是动态检测系统的重要组成部分,在实际动态测量过程中,存在POS 中心无法直接观测,载体上无已知参考点等问题,影响动态检测系统对POS动态精度的检 测。因此,需要在载体上布置合适的合作目标,并确定其与POS中心的位置关系。在动态检 测过程中,通过将合作目标坐标归算至POS系统中心,实现对POS系统动态精度的评定。
[0059] 为确定POS与测量合作目标之间的安置关系,常用的方法有在固定位置预留模块 化安装空间,这种方法需要仪器厂商在出厂前完成,精度较高,但是存在标定过程复杂,成 本昂贵,预留空间有限,用户无法二外增加的传感器个数等问题,此外,在POS系统实际应 用的过程当中,会出现无预留安置空间的情况。此时,通常采用的方法为通过POS表面刻画 轴系和中心,采用直接观测的形式,推算出合作目标与POS中心的位置关系,该方法操作简 单,但存在于POS坐标系三轴指向难以精确确定,在直接量测过程中易产生较大的偏差,导 致合作目标安置参数精度较低。
[0060] 针对以上情况,本发明结合检测系统所设计的测量合作目标CCR 1. 5"球棱镜,采 用了一种静态观测、通过直接地理参考建立联系,解算安置参数的方法。
[0061] 测量合作目标安置参数解算的主要步骤为:(1)获POS中心在相应坐标系下的坐 标;(2)使用全站仪,获取测量合作目标在相应坐标系下的坐标,如图3所示;(3)根据测量 合作目标与POS坐标系之间的关系,建立安置参数解算模型,求解安置参数。测量合作目标 与POS坐标系之间的转换关系如图2所示,具体的求解流程如下:
[0062] 1)利用GNSS控制网解算的方式,解算天线相位中心坐标,推算POS中心的精确坐 标;
[0063] 2)利用全站仪获取测量合作目标高精度的坐标,并将该测量坐标转换至地心地固 坐标系,
[0064]
Figure CN105091911AD00091
[0065] 其中Ic1表示全站仪测量坐标系与地心地固系之间尺度因子的变化,4表示在全 站仪测量坐标系下,全站仪获得的测距矢量;表示从当地水平系到地心地固系的转变; (〇表示全站仪中心在地心地固坐标系下的位置;
[0066] 3)利用POS输出信息获取测量合作目标在地心地固坐标的坐标
[0067]
Figure CN105091911AD00092
[0068] k2表示惯性坐标系与当地水平坐标系系之间的尺度因子的变化,表示惯性 坐标系向当地水平坐标系的转变;表示当地水平坐标系向地心地固系的转变表 示在惯性参考平台坐标系下,测量合作目标相对于惯性平台中心的矢量,本发明中将MU 中心作为POS中心,因此< 即为所需求解的安置参数(〇惯性平台中心在地心地固坐 标系下的位置,即POS中心在WGS-84坐标系下坐标。
[0069] 4)对步骤2)和3)中方程进行解算,结果即为测量合作目标的安置参数:
Figure CN105091911AD00101
[0076] 按照上述过程解算出的测量合作目标相对于待测POS系统之间的安置参数将测 量合作目标和待测POS系统安装在载体上,在载体运行过程中,记录全站仪、激光跟踪仪的 测量数据和待测POS系统的输出数据,解算出载体运行的相应轨迹,将全站仪的测量数据 与POS测量输出目标点的信息进行整体轨迹对比和实时点位对比,从而确定POS动态定位 的精度。
[0077] 本系统主要采用整体轨迹对比和实时点位对比两种方法评定POS系统的定位精 度。
[0078] 整体轨迹对比主要是通过改进迭代就近点法(Iterative Closet Point, ICP)算 法来实现的。
[0079] ICP算法主要是以基础数据集为基准,通过对需要转换的数据集进行坐标旋转和 平移,使两个数据集重合,实现数据的拼接。ICP算法的优势在于:ICP算法不需要考虑尺度 因子的变换,转换速度更快;ICP算法根据数据整体进行转换,传统坐标转换法只是根据公 共点进行坐标转换,整体效果更好。
[0080] 本系统主要是将高采样频率,高精度的激光跟踪仪测量数据作为基础,将ICP改 进型算法用于全站仪动态跟踪测量的轨迹修正。具体的,可按照以下流程进行算法运算。
[0081] (1)获取基准轨迹P与待修正轨迹Q对应的同名点。本文使用激光跟踪仪作为基 准轨迹,其采样频率为1000HZ,满足最近点选取的需求,采用点与点之间距离最短为条件, 进行同名点的选取。
[0082] ds = I P^q11 ηιη
[0083] (2)根据邻近的同名点对求取坐标旋转矩阵R1和坐标平移矩阵T i。在求解时,给 坐标旋转矩阵R1附初值。在求解坐标转换参数时,不考虑尺度因子影响,因此选用解算较 快的四元数法进行平差求解。
[0084]
[0085] P = RiQo+Ti
[0086] (3)将求解所得坐标转换参数用于轨迹Q的修正。
[0087] Q1=R1QfTi
[0088] (4)利用下一组相邻同名点对求解标准轨迹P与经过修正后轨迹Qn的转换参数, 并将求解所得新的转换参数R n+1、Tn+1用于Q n的修正,获取新的修正轨迹Q n+1,采用的公式如 下:
[0089] P = Rn+1Qn+Tn+1
[0090] Qn+1= Rn+1Qn+Tn+1
[0091] (5)设立迭代终止条件:设定一个迭代收敛阈值δ > 〇,通过求解并比较修正前后 同名点对之间均方根误差dn来判断是否终止修正,当dn_d n+1< δ时,表示修正过程结束。
[0092]
Figure CN105091911AD00111
[0093] 在实际测量过程中,通过时间同步,检测系统与POS系统完成了时间基准统一。但 由于两套系统的采样频率不一致,检测系统获取测量数据的时间信息并不能与POS数据 一一对应。为解决该类问题,本发明采用插值算法,对POS输出数据进行插值,从而获得对 应时刻的测量信息,以实现实时点位对比。
[0094] 在发明具体采用抛物插值算法、拉格然日插值算法和自然样条插值算法来实现实 时点位对比,算法具体说明如下:
[0095] (1)抛物插值
[0096] 已知函数f (X)上三个互异点(X1, If(X1)), (x2, f2(x2)),(x3, f(x3)),用过这三个点 的一条抛物线即二次函数g(x)来近似代替f(x),故称之为抛物插值,采用的插值函数为:
[0097] g(X) =a2x2+a1x+a〇
[0098] (2)拉格朗日插值
[0099] η次插值问题,即求经过函数f (X)已知点(X。,y。),(X1, Y1),…(xn, yn)而次数不高 于η的多项式:
[0100] Pn (X) = ao+aj+...+anxn
[0101] 用构造 η次插值基函数的方法,可得拉格朗日插值多项式为:
[0102]
Figure CN105091911AD00112
[0103] (3)自然样条插值
[0104] 已知函数y = f (X)在区间[a, b]上的n+1个互异节点a = xQ< X iO··; X n= b 处的值为Y1 (i = 〇, 1,…,η),若分段表示的函数树幻满足:
[0105] 1) ίΦΟ在[Χι,χι+1]的表达式河幻都是不高于3次的多项式;
[0106] 2)供
[0107] 3)舛X)在整个区间[a, b]上有连续的二阶导数。
[0108] 则称#(*)为三次样条插值函数。但上述条件还不足以确定其插值表达式,还需要 加在区间两个端点处的边界条件,当满足自然边界条件<'(《) = 〇,<'(A) = 〇才成为自然样 条插值函数。
[0109] 对于拉格朗日插值,一般认为次数越高,结果越精确,但多项式次数较高时,会出 现龙格现象,使得插值结果不稳定,本文实际采用移动插值的方法,即对某个待插值节点首 先寻找其最近个n+1点,由这些点插值得到待求节点处的轨迹数据,然后移动到下一个待 插值节点进行插值,如此反复,这样就能保证插值结果的精度。
[0110] 本发明的一种POS系统动态精度检测方法的实施例
[0111] 本发明的POS系统动态检测方法采用上个实施例中给出的检测系统实现,检测系 统的结构及连接关系如图1所示,具体结构和功能已在上个实施例中进行了详细说明,这 里不再赘述。下面以上个实施例中的检测系统为例对本发明的检测方法的实施过程进行详 细说明。
[0112] 1.将测量合作目标按照其与待测POS系统之间的安置参数安装在载体上。
[0113] 安置参数的求解过程如下:
[0114] A.利用GNSS控制网解算方式解算出天线相位中心坐标,由该中心坐标获取頂U中 心坐标作为待测POS系统的中心坐标;
[0115] B.根据POS系统输出信息获取测量合作目标在地心地固坐标系下的坐标与测量 合作目标相对于POS中心的矢量之间的关系;
[0116] C.利用跟踪测量装置获取测量合作目标的测量坐标,并将该测量坐标转换至地心 地固坐标系得到测量合作目标在地心地固坐标系下的坐标;
[0117] D.根据步骤C中测量装置得到的测量合作目标的地心地固坐标求解步骤B中的测 量合作目标相对于POS系统中心的矢量,该矢量即为测量合作目标的安置参数。
[0118] 2.实时跟踪测量合作目标所在载体的运动状态,获取跟踪测量装置和POS系统对 测量合作目标所在载体的测量数据。
[0119] 本实施例中跟踪测量装置包括全站仪和激光跟踪仪,以激光跟踪仪测量轨迹为基 准对全站仪测量数据进行修正,以修正后的全站仪的测量数据作为跟踪测量装置的测量 数。在进行数据修正时,首先在室外设置稳固的坐标转换靶座,用于全站仪与激光跟踪仪坐 标转换,统一全站仪与激光跟踪仪的坐标基准,且全站仪的测量数据还需经过粗差探测和 粗差过滤。
[0120] 3.将跟踪测量装置和POS系统输出合作目标的数据进行整体轨迹和实时点位对 比,确定POS系统的动态定位精度。其中整体轨迹对比采用改进迭代就近点法算法来实现, 实时点位对比采用抛物插值算法、拉格然日插值算法或自然样条插值算法来实现。
[0121] 在进行整体轨迹和点位对比前,需利用授时装置将全站仪的时间统一至待测POS 系统的输出时间。
[0122] 本实施例中激光跟踪仪、全站仪及POS输出合作目标的轨迹数据如图5所示,包 括激光跟踪仪测量轨迹、合作目标的运动轨迹和全站仪跟踪测量轨迹。其中,X轴指向为北 向,Y轴指向为东向,为了更直观地说明三条轨迹的差异,将轨迹图放大,如图6所示。通过 真实测试可知,本发明的动态检测系统测出的POS系统水平方向定位精度为17. 2_,垂直 方向定位精度为44. 6_ ;通过实时点位对比,动态检测系统测出的统水平方向定位精度为 21. 1mm,垂直方向定位精度为28. 3mm。

Claims (10)

1. 一种POS系统动态定位精度检测系统,其特征在于,该检测系统包括跟踪测量装置、 控制装置、测量合作目标和授时装置,跟踪测量装置与控制装置之间通过串口通信连接,控 制装置与授时装置之间通过网口通信连接, 所述跟踪测量装置用于获取测量合作目标的信息并将其发送给控制装置; 所述测量合作目标用于模拟POS系统和跟踪测量装置的测量目标,使用时,测量合作 目标按照其与POS系统的安置参数放置在载体上; 所述授时装置用于通过GNSS接收机获取时间信息,并将相应的授时信息输给控制装 置,为检测系统提供一个稳定的时间参考基准; 所述控制装置用于根据授时装置将跟踪测量装置的时间转换为GPS时间,并对跟踪测 量装置和POS系统对测量合作目标的测量数据进行整体轨迹和点位对比,确定POS系统的 动态定位精度。
2. 根据权利要求1所述的POS系统动态定位精度检测系统,其特征在于,所述测量合作 目标安置参数的解算包括以下步骤: A. 利用GNSS控制网解算方式解算出天线相位中心坐标,由该中心坐标获取頂U中心坐 标作为待测POS系统的中心坐标; B. 根据POS系统输出信息获取测量合作目标在地心地固坐标系下的坐标与测量合作 目标相对于POS中心的矢量之间的关系; C. 利用跟踪测量装置获取测量合作目标的测量坐标,并将该测量坐标转换至地心地固 坐标系得到测量合作目标在地心地固坐标系下的坐标; D. 根据步骤C中踪测量装置得到的测量合作目标的地心地固坐标求解步骤B中的测量 合作目标相对于POS系统中心的矢量,该矢量即为测量合作目标的安置参数。
3. 根据权利要求2所述的POS系统动态定位精度检测系统,其特征在于,所述的跟踪测 量装置采用全站仪和激光跟踪仪,所述全站仪用于跟踪测量测量合作目标,所述激光跟踪 仪用检测、评定和修正全站仪的测量误差。
4. 根据权利要求3所述的POS系统动态定位精度检测系统,其特征在于,所述的授时装 置采用GNSS授时装置,包括天线和授时板卡,天线用于接收全站仪的时间信号并将其发送 给授时板卡,所述授时板卡用于根据接收到的全站仪时间解算出相应的GPS时间,发送给 控制装置。
5. 根据权利要求4所述的POS系统动态定位精度检测系统,其特征在于,所述的测量合 作目标采用CCR角耦合棱镜,使用时,该CCR角耦合棱镜用于按照测量合作目标相对于POS 系统的安置参数固定在载体上。
6. -种如权利要求1所述POS系统动态定位精度检测系统的检测方法,其特征在于,该 检测方法包括以下步骤: 1) 将测量合作目标按照其与待测POS系统之间的安置参数安装在载体上; 2) 跟踪测量合作目标所在载体的运动状态,获取跟踪测量装置和POS系统对测量合作 目标所在载体的测量数据; 3) 将跟踪测量装置和POS系统测量数据进行整体轨迹和实时点位对比,确定POS系统 的动态定位精度。
7. 根据权利要求6所述的POS系统动态定位精度检测方法,其特征在于,所述测量合作 目标安置参数的解算包括以下步骤: A. 利用GNSS控制网解算方式解算出天线相位中心坐标,由该中心坐标获取頂U中心坐 标作为待测POS系统的中心坐标; B. 根据POS系统输出信息获取测量合作目标在地心地固坐标系下的坐标与测量合作 目标相对于POS中心的矢量之间的关系; C. 利用跟踪测量装置获取测量合作目标的测量坐标,并将该测量坐标转换至地心地固 坐标系得到测量合作目标在地心地固坐标系下的坐标; D. 根据步骤C中踪测量装置得到的测量合作目标的地心地固坐标求解步骤B中的测量 合作目标相对于POS系统中心的矢量,该矢量即为测量合作目标的安置参数。
8. 根据权利要求7所述的POS系统动态定位精度检测方法,其特征在于,所述的跟踪测 量装置包括全站仪和激光跟踪仪,以激光跟踪仪测量轨迹为基准对全站仪测量数据进行修 正,以修正后的全站仪的测量数据作为跟踪测量装置的测量数。
9. 根据权利要求8所述的POS系统动态定位精度检测方法,其特征在于,所述步骤3) 中的整体轨迹对比采用改进迭代就近点法算法来实现,实时点位对比采用抛物插值算法、 拉格然日插值算法或自然样条插值算法来实现。
10. 根据权利要求8所述的POS系统动态定位精度检测方法,其特征在于,所述的检测 方法还包括对全站仪的数据进行粗差探测和粗差过滤的过程。
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