CN108732595A - 一种集成惯导和磁强计的rtk流动站接收机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种集成惯导和磁强计的RTK流动站接收机，涉及高精度地形图测绘技术领域；其包括接收机板卡、惯导模块、磁强计模块、信息处理模块和信息传输模块，所述信息传输模块、接收机板卡和信息处理模块依次连接，所述惯导模块和磁强计模块分别与信息处理模块连接；其通过接收机板卡、惯导模块、磁强计模块、信息处理模块和信息传输模块，实现了抑制当GNSS信号中断时惯导信息的发散，从而在可见卫星数不足的场景下仍然能够短时间的定位，从而扩展了传统RTK接收机的适用范围，有效提高遮挡环境中的测量效率。

Description

一种集成惯导和磁强计的RTK流动站接收机
技术领域
本发明涉及高精度地形图测绘技术领域，尤其涉及一种集成惯导和磁强计的RTK流动站接收机。
背景技术
全球卫星导航系统（Global Navigation Satellite System, GNSS）具有全天候、全球、连续实时的精密三维导航和定位能力。目前GNSS能够提供高精度的定位、测速以及授时服务，目前已经广泛应用到工程建设的各个方面包括公路勘测设计、线路施工放样、桥梁施工以及变形监测等领域。RTK（Real-time kinematic）技术利用载波相位差分技术利用双差模型能够削弱或者消除卫星钟差、对流层误差、电离层误差从而提高流动站的观测精度，所得到的测量精度可达厘米级，与传统的全站仪或者水准仪测量方法相比具有误差不积累精度高的优势，能够极大的提高作业水平，提高作业效率。
惯导具有较高的信息更新频率，在初始化完成后，其不依赖外部信息仅依靠自身测得的角速度以及比力信息能够计算出自身的位置、速度、姿态等信息。惯导在使用前首先需要完成位置、速度以及姿态信息的初始化，惯导位置和速度的初始化通常借助于GNSS等外部信息。磁强计能够测量地球磁场强度，并且根据一定的算法确定出自身的姿态信息，而且在外部磁场不受干扰的情况下磁强计计算的姿态信息不会发散。
RTK测量的原理是流动站和基准站之间能够共视四颗以上的卫星，通过差分算法进行计算。因此RTK技术能够使用的前提是流动站能够保证足够的可见卫星的数量，从而使RTK使用场景局限于开阔场景，然而在城市峡谷、森林等卫星信号遮挡场景精度却无法保证甚至导致测量结果出现错误，因此会影响作业效率。GNSS和惯导以及磁强计进行组合能够提供比单一系统更加可靠的信息。在GNSS无法定位的时候依靠惯导和磁强计仍然能够维持一定时间的定位解算。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种集成惯导和磁强计的RTK流动站接收机，其通过接收机板卡、惯导模块、磁强计模块、信息处理模块和信息传输模块，实现了抑制当GNSS信号中断时惯导信息的发散，从而在可见卫星数不足的场景下仍然能够短时间的定位，从而扩展了传统RTK接收机的适用范围，有效提高遮挡环境中的测量效率。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：包括接收机板卡、惯导模块、磁强计模块、信息处理模块和信息传输模块，所述信息传输模块、接收机板卡和信息处理模块依次连接，所述惯导模块和磁强计模块分别与信息处理模块连接。
进一步的技术方案在于：其还包括壳体，所述信息传输模块包括设置在壳体内的3G/4G模块，以及均设置在所述壳体表面的卫星天线、3G/4G天线；所述接收机板卡、惯导模块、磁强计模块和信息处理模块设置在壳体的内部，所述3G/4G天线、3G/4G模块和接收机板卡依次连接，所述卫星天线与接收机板卡连接。
进一步的技术方案在于：其还包括设置在所述壳体上的信息交互面板，所述信息交互面板与接收机板卡电连接。
进一步的技术方案在于：所述信息交互面板包括触摸显示屏、状态显示灯、按钮和接口。
进一步的技术方案在于：所述触摸显示屏为LED触摸显示屏，所述LED触摸显示屏包括定位信息显示界面、定位状态和模式显示灯、光感接收机控制按钮。
进一步的技术方案在于：所述接口包括网口、数据充电接口、DB9接口和天线接口。
进一步的技术方案在于：所述壳体的形状为圆柱形，其为塑料壳体。
进一步的技术方案在于：在所述壳体的表面设置有惯导初始对准辅助标示。
进一步的技术方案在于：其还包括电源模块，所述电源模块分别与接收机板卡、惯导模块、磁强计模块、信息处理模块和信息传输模块电连接。
进一步的技术方案在于：其还包括电源模块，所述电源模块与信息交互面板电连接。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
第一，包括接收机板卡、惯导模块、磁强计模块、信息处理模块和信息传输模块，所述信息传输模块、接收机板卡和信息处理模块依次连接，所述惯导模块和磁强计模块分别与信息处理模块连接。该技术方案，通过接收机板卡、惯导模块、磁强计模块的组合，当卫导信号被遮挡的时候可以通过航迹推算算法继续维持一定时间的定位，同时可以通过卡尔曼滤波中的方差阵等给出惯导和磁强计组合定位的精度，能够判断定位结果的质量，从而扩展了接收机的使用范围；当RTK由于短时遮挡而无法工作时，惯导模块仍然能够进行位置计算，从而进行一定时间的定位解算；磁强计模块仍然能够进行状态计算，从而进行一定时间的状态解算；从而抑制当GNSS信号中断时惯导信息的发散，从而在可见卫星数不足的场景下仍然能够短时间的定位，从而扩展了传统RTK接收机的适用范围，有效提高遮挡环境中的测量效率。
第二，其还包括壳体，所述信息传输模块包括设置在壳体内的3G/4G模块，以及均设置在所述壳体表面的卫星天线、3G/4G天线；所述接收机板卡、惯导模块、磁强计模块和信息处理模块设置在壳体的内部，所述3G/4G天线、3G/4G模块和接收机板卡依次连接，所述卫星天线与接收机板卡连接。该技术方案，3G/4G天线、3G/4G模块和接收机板卡负责与基站通信，卫星天线与接收机板卡负责与其它流动站通信，适用性更好。
第三，其还包括设置在所述壳体上的信息交互面板，所述信息交互面板与接收机板卡电连接。该技术方案，使用更方便。
第四，所述信息交互面板包括触摸显示屏、状态显示灯、按钮和接口。该技术方案，使用更灵活、方便。
第五，所述触摸显示屏为LED触摸显示屏，所述LED触摸显示屏包括定位信息显示界面、定位状态和模式显示灯、光感接收机控制按钮。该技术方案，采用LED触摸显示屏，一方面避免了接收机长时间使用由于控制按键频繁按碰导致的按键损坏，有效延长按键等部件的使用寿命，另一方面极大的增加了接收机的美观程度。
第六，所述接口包括网口、数据充电接口、DB9接口和天线接口。该技术方案，使用更灵活、方便。
第七，所述壳体的形状为圆柱形，其为塑料壳体。该技术方案，结构更牢固，进一步降低成本以及接收机的重量，使用更方便。
第八，在所述壳体的表面设置有惯导初始对准辅助标示。该技术方案，接收机上、下两个表面均设有惯导初始对准辅助标示，由于低精度惯导无法完成自身初始航向的对准，因此需要外部信息的辅助，设置的惯导初始对准辅助标示与惯导的X轴相平行，在使用过程中惯导初始化时，只需使初始对准惯导初始对准辅助标示概略指向当地正北方向，此时惯导的初始航向已知，所以使用更方便，数据更准确。
第九，其还包括电源模块，所述电源模块分别与接收机板卡、惯导模块、磁强计模块、信息处理模块和信息传输模块电连接。该技术方案，延长设备的使用时间，适用性更好。
第十，其还包括电源模块，所述电源模块与信息交互面板电连接。该技术方案，延长设备的使用时间，适用性更好。
附图说明
图1是本发明结构的正视图；
图2是本发明结构的左视图；
图3是本发明结构的剖切图；
图4是本发明结构的俯视图；
图5是本发明的原理框图。
其中：1壳体、2接收机板卡、3信息处理模块、4触摸显示屏、5状态显示灯、6按钮、7网口、8数据充电接口、9DB9接口、10电源模块、11惯导初始对准辅助标示、12铜螺柱。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
如图1-图5所示，本发明公开了一种集成惯导和磁强计的RTK流动站接收机，其包括壳体1和电源模块10，以及均安装在所述壳体1内的接收机板卡2、惯导模块、磁强计模块、信息处理模块3，还包括均安装在所述壳体1上的信息传输模块、信息交互面板。
所述信息传输模块包括安装在壳体1内的3G/4G模块，以及均安装在所述壳体1表面的卫星天线、3G/4G天线。
所述信息交互面板包括触摸显示屏4、状态显示灯5、按钮6和接口。
所述触摸显示屏4为LED触摸显示屏，所述LED触摸显示屏包括定位信息显示界面、定位状态和模式显示灯、光感接收机控制按钮。
所述接口包括网口7、数据充电接口8、DB9接口9和天线接口。
所述壳体1的形状为圆柱形，其为塑料壳体。在所述壳体1的上、下表面分别镶嵌有一条惯导初始对准辅助标示11。
所述3G/4G天线、3G/4G模块、接收机板卡2和信息处理模块3依次连接并双向通信，所述卫星天线和信息交互面板分别与接收机板卡2连接并双向通信，所述惯导模块和磁强计模块分别与信息处理模块3连接并单向通信。
所述电源模块10分别与接收机板卡2、惯导模块、磁强计模块、信息处理模块3、信息传输模块和信息交互面板电连接。
DB9接口9和接收机板卡2分别通过铜螺柱12固定安装在壳体1的内部。
其中，接收机板卡2的型号为天宝BD930，惯导模块的型号为ADI16003，磁强计模块的型号为HMC5883，信息处理模块3采用omapl138架构。
另外，相对于上述实施例，接收机板卡2的型号还可以为诺瓦泰OEM628。
使用说明：
惯导初始化，调节惯导初始对准辅助标示11与惯导的X轴相平行，使初始对准惯导初始对准辅助标示11概略指向当地正北方向，此时惯导的初始航向已知。
当卫导信号被遮挡的时候，可以通过航迹推算算法继续维持一定时间的定位，同时可以通过卡尔曼滤波中的方差阵等给出惯导和磁强计组合定位的精度，能够判断定位结果的质量，从而扩展了接收机的使用范围。
当RTK由于短时遮挡而无法工作时，惯导模块仍然能够进行位置计算，从而进行一定时间的定位解算；磁强计模块仍然能够进行状态计算，从而进行一定时间的状态解算；从而抑制当GNSS信号中断时惯导信息的发散，从而在可见卫星数不足的场景下仍然能够短时间的定位，从而扩展了传统RTK接收机的适用范围，有效提高遮挡环境中的测量效率。

Claims (10)

1.一种集成惯导和磁强计的RTK流动站接收机，其特征在于：包括接收机板卡（2）、惯导模块、磁强计模块、信息处理模块（3）和信息传输模块，所述信息传输模块、接收机板卡（2）和信息处理模块（3）依次连接，所述惯导模块和磁强计模块分别与信息处理模块（3）连接。
2.根据权利要求1所述的一种集成惯导和磁强计的RTK流动站接收机，其特征在于：其还包括壳体（1），所述信息传输模块包括设置在壳体（1）内的3G/4G模块，以及均设置在所述壳体（1）表面的卫星天线、3G/4G天线；所述接收机板卡（2）、惯导模块、磁强计模块和信息处理模块（3）设置在壳体（1）的内部，所述3G/4G天线、3G/4G模块和接收机板卡（2）依次连接，所述卫星天线与接收机板卡（2）连接。
3.根据权利要求2所述的一种集成惯导和磁强计的RTK流动站接收机，其特征在于：其还包括设置在所述壳体（1）上的信息交互面板，所述信息交互面板与接收机板卡（2）电连接。
4.根据权利要求3所述的一种集成惯导和磁强计的RTK流动站接收机，其特征在于：所述信息交互面板包括触摸显示屏（4）、状态显示灯（5）、按钮（6）和接口。
5.根据权利要求4所述的一种集成惯导和磁强计的RTK流动站接收机，其特征在于：所述触摸显示屏（4）为LED触摸显示屏，所述LED触摸显示屏包括定位信息显示界面、定位状态和模式显示灯、光感接收机控制按钮。
6.根据权利要求5所述的一种集成惯导和磁强计的RTK流动站接收机，其特征在于：所述接口包括网口（7）、数据充电接口（8）、DB9接口（9）和天线接口。
7.根据权利要求6所述的一种集成惯导和磁强计的RTK流动站接收机，其特征在于：所述壳体（1）的形状为圆柱形，其为塑料壳体。
8.根据权利要求7所述的一种集成惯导和磁强计的RTK流动站接收机，其特征在于：在所述壳体（1）的表面设置有惯导初始对准辅助标示（11）。
9.根据权利要求1-8中任意一项所述的一种集成惯导和磁强计的RTK流动站接收机，其特征在于：其还包括电源模块（10），所述电源模块（10）分别与接收机板卡（2）、惯导模块、磁强计模块、信息处理模块（3）和信息传输模块电连接。
10.根据权利要求3-8中任意一项所述的一种集成惯导和磁强计的RTK流动站接收机，其特征在于：其还包括电源模块（10），所述电源模块（10）与信息交互面板电连接。
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