CN110412637B - 基于多传感器融合的gnss倾斜测量系统及方法 - Google Patents

基于多传感器融合的gnss倾斜测量系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明实施例公开基于多传感器融合的GNSS倾斜测量系统及方法。包括：接收模块，用于利用天线接收卫星信号，并控制接收机板卡依据卫星信号，得到伪距、多普勒相位观测量以及载波相位观测量；解算模块，用于综合伪距、多普勒相位观测量以及载波相位观测量，计算得到天线的第一位置信息和第一速度信息；测量模块，用于接收传感器的原始观测量，并对原始观测量、第一位置信息以及第一速度信息进行数据融合，得到天线的第二位置信息和姿态信息，以及综合收到的对中杆信息、第二位置信息以及姿态信息，得到对中杆的底部坐标信息。实施本发明实施例，能够保证测量作业在各种应用环境(如磁干扰，动态等)中的稳定性和精度。

Description

基于多传感器融合的GNSS倾斜测量系统及方法
技术领域
本发明涉及测绘技术领域，具体涉及一种基于多传感器融合的GNSS倾斜测量系统及方法。
背景技术
传统高精度GNSSRTK测绘装置需要测绘人员在作业中，保持对中杆的水准气泡居中，并维持静止一段时间以达到理想的测绘精度，这通常会降低测绘作业的效率，为了解决这一问题，倾斜测量这一概念被提出来，倾斜测量去除了对中杆严格居中的限制，使得作业人员可以在对中杆倾斜的情况下，依然可以得到精准定位。
目前比较主流的倾斜测量方法是电子罗盘倾斜测量法，其主要通过跟踪GNSS接收机的俯仰角和横滚角，将磁力计的输出调整至水平面、计算磁航向、航向角，以及进行空间矢量的坐标转换，得到测量点位置信息。但在实践中发现，俯仰角、横滚角的精度通常依赖加速度计的性能，这就对加速度计的性能指标(如零偏、零偏稳定性等)的要求更高，需要定期在严格的标定环境中利用精密的标定设备对加速度计的性能指标进行严格的标定，而精密的标定设备和严格的标定环境多数用户无法达到，因而导致测量作业的精度不佳。另外，基于磁传感器的航向角在测量过程中容易受到磁干扰，影响测量作业的稳定性。
发明内容
本发明实施例公开一种基于多传感器融合的GNSS倾斜测量系统及方法，能够提高测量作业的精度和稳定性。
本发明实施例第一方面公开一种基于多传感器融合的GNSS倾斜测量系统，包括：
接收模块，用于利用天线接收卫星信号，并控制接收机板卡依据所述卫星信号，得到伪距、多普勒相位观测量以及载波相位观测量；
解算模块，用于综合所述伪距、所述多普勒相位观测量以及所述载波相位观测量，计算得到所述天线的第一位置信息和第一速度信息；
测量模块，用于接收传感器的原始观测量，并对所述原始观测量、所述第一位置信息以及所述第一速度信息进行数据融合，以得到所述天线的第二位置信息和姿态信息，以及综合收到的对中杆信息、所述第二位置信息以及所述姿态信息，得到对中杆的底部坐标信息；其中，检测所述原始观测量的传感器是经过出厂校准和用户校准的，所述对中杆是经过用户校准的。
作为一种可选的实施方式，在本发明实施例第一方面中，所述原始观测量至少包括惯性测量单元(IMU)测得的第一观测量和磁力计测得的第二观测量。
作为一种可选的实施方式，在本发明实施例第一方面中，所述测量模块，还用于接收传感器的原始观测量之前，依据标准性能指标对所述传感器进行出厂校准，以及依据测绘环境信息，对所述传感器进行用户校准，以及利用观测方程对所述对中杆进行用户校准。
作为一种可选的实施方式，在本发明实施例第一方面中，所述测量模块，还用于对所述原始观测量、所述第一位置信息以及所述第一速度信息进行数据融合，以得到所述天线的第二位置信息和姿态信息之前，对所述传感器执行动态对准操作。
作为一种可选的实施方式，在本发明实施例第一方面中，所述测量模块，还用于对所述原始观测量、所述第一位置信息以及所述第一速度信息进行数据融合，以得到所述天线的第二位置信息和姿态信息之前，依据误差范围，确定几何精度因子的第一数值范围和垂直分量精度因子的第二数值范围，以及依据所述第一数值范围和所述第二数值范围，确定所述第一观测量的权重系数和所述第二观测量的权重系数；
所述测量模块用于对所述原始观测量、所述第一位置信息以及所述第一速度信息进行数据融合，以得到所述天线的第二位置信息和姿态信息的方式具体为：
所述测量模块，用于依据所述第一观测量和所述第二观测量的权重系数的指示，对所述第一观测量、所述第二观测量、所述第一位置信息以及所述第一速度信息进行融合，得到所述天线的第二位置信息和姿态信息。
作为一种可选的实施方式，在本发明实施例第一方面中，所述测量模块，还用于依据所述第一观测量得到导航坐标系下的第三位置信息和第二速度信息，并将所述第三位置信息与所述第二位置信息作比较得到第一差值，以及将所述第二速度信息和所述第一速度信息作比较，得到第二差值，以及将所述第一差值和所述第二差值导入组合导航误差模型，得到组合导航系统的状态误差信息，以及依据所述状态误差信息对所述第一观测数据和所述第二观测数据进行校正；
所述测量模块用于依据所述第一观测量和所述第二观测量的权重系数的指示，对所述第一观测量、所述第二观测量、所述第一位置信息以及所述第一速度信息进行融合，得到所述天线的第二位置信息和姿态信息的方式具体为：
所述测量模块，用于依据所述第一观测量和所述第二观测量的权重系数的指示，对校正后的所述第一观测量、校正后的所述第二观测量、所述第一位置信息以及所述第一速度信息进行融合，得到所述天线的第二位置信息和姿态信息。
作为一种可选的实施方式，在本发明实施例第一方面中，所述测量模块，还用于将所述第一差值和所述第二差值导入组合导航误差模型，以得到组合导航系统的状态误差信息之后，分析所述状态误差信息所包含的误差精度是否大于预设精度，以及在大于所述预设精度时，输出警示信息。
本发明实施例第二方面公开一种基于多传感器融合的GNSS倾斜测量方法，包括：
接收模块利用天线接收卫星信号，并控制接收机板卡依据所述卫星信号，得到伪距、多普勒相位观测量以及载波相位观测量；
解算模块综合所述伪距、所述多普勒相位观测量以及所述载波相位观测量，计算得到所述天线的第一位置信息和第一速度信息；
测量模块接收传感器的原始观测量，并对所述原始观测量、所述第一位置信息以及所述第一速度信息进行数据融合，以得到所述天线的第二位置信息和姿态信息，以及综合收到的对中杆信息、所述第二位置信息以及所述姿态信息，得到对中杆的底部坐标信息；其中，检测所述原始观测量的传感器是经过出厂校准和用户校准的，所述对中杆是经过用户校准的。
作为一种可选的实施方式，在本发明实施例第二方面中，所述原始观测量至少包括惯性测量单元(IMU)测得的第一观测量、磁力计测得的第二观测量。
作为一种可选的实施方式，在本发明实施例第二方面中，所述测量模块在接收传感器的原始观测量之前，还包括：
所述测量模块依据标准性能指标对所述传感器进行出厂校准，以及依据测绘环境信息，对所述传感器进行用户校准，以及利用观测方程对所述对中杆进行用户校准。
本发明实施例第三方面公开一种计算机可读存储介质，其存储计算机程序，所述计算机程序包括用于执行本发明第一方面的任意一种方法的部分或全部步骤的指令。
本发明实施例第四面公开一种计算机程序产品，当所述计算机程序产品在计算机上运行时，使得所述计算机执行第一方面的任意一种方法的部分或全部步骤。
本发明实施例第五方面公开一种应用发布系统，所述应用发布系统用于发布计算机程序产品，其中，当所述计算机程序产品在计算机上运行时，使得所述计算机执行第一方面的任意一种方法的部分或全部步骤。
与现有技术相比，本发明实施例具有以下有益效果：
本发明实施例中，接收模块，用于利用天线接收卫星信号，并控制接收机板卡依据卫星信号，得到伪距、多普勒相位观测量以及载波相位观测量；解算模块，用于综合伪距、多普勒相位观测量以及载波相位观测量，计算得到天线的第一位置信息和第一速度信息；测量模块，用于接收传感器的原始观测量，并对原始观测量、第一位置信息以及第一速度信息进行数据融合，以得到天线的第二位置信息和姿态信息，以及综合收到的对中杆信息、第二位置信息以及姿态信息，得到对中杆的底部坐标信息；其中，检测该原始观测量的传感器是经过出厂校准和用户校准的，对中杆是经过用户校准的。其中，基于多传感器融合方式可以提高测量精度，基于系统化的整机硬件设计和校准流程，还可消除环境因素(如温度、气压以及磁场等)对传感器的影响。可见，实施本发明实施例，能够保证测量作业在各种应用环境(如磁干扰，动态等)中的稳定性和精度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造率劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例公开的一种基于多传感器融合的GNSS倾斜测量系统的结构示意图；
图2是本发明实施例公开的一种基于多传感器融合的GNSS倾斜测量方法的流程示意图。
具体实施方式
下面将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。
需要说明的是，本发明实施例及附图中的术语“包括”“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
本发明实施例公开一种基于多传感器融合的GNSS倾斜测量系统及方法，能够保证测量作业在各种应用环境(如磁干扰，动态等)中的稳定性和精度。
以下分别进行详细说明。
实施例一
请参阅图1，图1是本发明实施例公开的一种基于多传感器融合的GNSS倾斜测量系统的结构示意图。如图1所示的基于多传感器融合的GNSS倾斜测量系统可以包括：
接收模块10，用于利用天线接收卫星信号，并控制接收机板卡依据该卫星信号，得到伪距、多普勒相位观测量以及载波相位观测量。
其中，伪距是指卫星定位过程中，GNSS接收机到卫星之间的距离，载波相位观测量是测定GNSS接收机所接收的卫星载波信号与GNSS接收机振荡器产生的参考载波信号之间的相位差，多普勒相位观测量是载波相位观测量的一阶导数，用于表示载波相位的变化率，它是一种非常稳定，并且独立于载波相位观测量的观测量。在本发明实施例中，由于多普勒相位观测量和载波相位观测量都与天线的倾斜度有关，因此，基于多普勒相位观测量和载波相位观测量进行倾斜测量，有利于测量精度的提升。此外，在本发明实施例中，接收模块10利用天线接收卫星信号时，卫星信号中的高仰角信号可以经过天线的低仰角增益部分进入到天线，有助于提高接收到的卫星信号的质量，可以进一步提高测量精度。
需要说明的是，在本发明实施例中，根据不同应用场景，接收模块10得到的多普勒相位观测量和载波相位观测量的速率可以不相同。
解算模块20，用于综合伪距、多普勒相位观测量以及载波相位观测量，计算得到天线的第一位置信息和第一速度信息。
测量模块30，用于接收传感器的原始观测量，并对原始观测量、第一位置信息以及第一速度信息进行数据融合，以得到天线的第二位置信息和姿态信息，以及综合收到的对中杆信息、第二位置信息以及姿态信息，得到对中杆的底部坐标信息；其中，检测原始观测量的传感器是经过出厂校准和用户校准的，对中杆是经过用户校准的。
在本发明实施例中，原始观测量至少包括惯性测量单元(IMU)测得的第一观测量和磁力计测得的第二观测量。
上述原始观测量除了第一观测量和第二观测量之外，还可以包括温度计测得的温度观测量和气压计测得的气压观测量。
测量模块30，还可以用于接收传感器的原始观测量之前，依据标准性能指标对传感器进行出厂校准，以及依据测绘环境信息，对传感器进行用户校准，以及利用观测方程对对中杆进行用户校准。
在本发明实施例中，上述传感器的类型至少可以包括IMU和磁强计，还可以包括温度计和气压计，为了提高系统的可靠性，降低用户初始化设备的时间，每个包含上述GNSS倾斜测量系统的GNSS倾斜测量设备在出厂之前，会对各个传感器进行出厂校准。下面以磁力计的校准为例进行介绍：在GNSS倾斜测量设备处于开机状态时，测量模块30，用于采集针对磁力计的校准动作，以及按照该校准动作的指示完成磁力计的校准。可选的，在本发明实施例中，针对磁力计的校准动作可以是以接收模块10为中心，在对中杆下方画圆，还可以是控制接收模块10前后左右翻转。需要说明的是，针对磁力计的校准动作可以由负责设备出厂校准的工作人员输入，也可以由负责设备出厂校准的专用机械臂或者机器人输入，本发明实施例不做限定。IMU出厂校准的方式可以为静态校准，在本发明实施例中，针对IMU的静态校准可以先校准加速度计再校准陀螺仪，其中，针对加速度计的校准方式可以为常规校准，还可以为六面校准法，本发明实施例不做限定。针对陀螺仪的校准主要涉及到两部分，分别是Allan方差校准Bias和优化方式求解尺度因子及轴偏差，由于针对陀螺仪的校准要用到加速度计的校准信息，所以加速度计的校准的好坏直接影响陀螺仪的校准效果。
在本发明实施例中，测绘环境信息至少包括磁场信息和温度信息，若测绘环境信息指示当前磁场信息与经过出厂校准的磁强计的预设磁场信息不相符，测量模块30，还可以用于输出用于提示用户进行磁强计校准的提示信息。若测绘环境信息指示当前温度信息与经过出厂校准的IMU的预设温度信息不相匹配时，测量模块30，还可以用于输出用于提示用户进行IMU校准的提示信息。通过实施该方式，基于测绘环境信息的检测输出校正提示信息，有利于用户及时校准传感器。
对中杆在安装时与GNSS接收机通常存在+0.5deg～-0.5deg的水平误差，假设对中杆的长度为1.8米，0.5deg的水平误差会造成大约1.57厘米的投影误差。因此，为了确保测量的精度，通常需要对对中杆进行用户校准。具体的，在本发明实施例中，测量模块30用于利用观测方程对对中杆进行用户校准的方式具体可以为：测量模块30，用于获取校准位置信息和校准姿态信息；其中，校准位置信息和校准姿态信息由用户在四个方向上晃动GNSS倾斜测量设备得到；以及将校准位置信息和校准姿态信息代入观测方程，得到对中杆的水平误差信息和对中杆的长度误差。
观测方程可以为：
Figure BDA0002143384350000081
Figure BDA0002143384350000082
Figure BDA0002143384350000083
pA为校准位置坐标，
Figure BDA0002143384350000084
为校准姿态的姿态转移矩阵。εx，εy为对中杆的水平误差。L为对中杆底部到天线相位中心的向量，在经过出厂校准之后，通常Lx，Ly为0，Lz为对中杆杆长，经过整理可得：
Figure BDA0002143384350000085
Figure BDA0002143384350000086
x＝[pTx pTy pTz εx εy δ L]T
通过最小二乘或者贯序最小二乘可以求解出水平误差和对中杆长度误差。
作为一种可选的实施方式，测量模块30，还用于对原始观测量、第一位置信息以及第一速度信息进行数据融合，以得到天线的第二位置信息和姿态信息之前，对传感器执行动态对准操作。
基于上述描述，原始观测量至少包括第一观测量和第二观测量，可选的，本发明实施例中所使用的IMU可以为廉价消费级MEMSIMU，动态对准操作主要是为了给进行数据融合的多传感器融合系统提供初始化姿态信息，由于在传统的多传感器融合系统中，姿态误差方程是基于小角度的假设，理想情况下，姿态的初始化误差最好小于5度。对于水平姿态，通常使用加速计，在低动态的情况下就能得到优于5度的初始横滚和俯仰信息，而对于航向角，由于使用的是廉价消费级MEMSIMU，其陀螺漂移和分辨率不足以感知地球自转，因此必须依赖动态对准实现航向角的对准。通过实施该方式，可以进一步保证测量精度。
在本发明实施例中，可以提供给用户3种对准操作方式，第一种是原地前后同一方向晃动30-40秒，第二种是朝一个方向移动10米多(走动时间15s左右)，第三种是先前后摇晃对中杆5s，再旋转对中杆90°，再前后摇晃5s，如此反复，大概15秒左右。在本发明实施例中，对传感器执行动态对准操作可以基于动态对准算法实现，在没有磁干扰的情况下，基于AHRS(Attitude and Heading Reference System)完成加速计，陀螺和磁强计的融合。需要说明的是，AHRS算法实现相对简单，满足大部分低动态应用，其通常采用9维(3姿态，3陀螺漂移，3加速计偏置)或者6维(3姿态，3陀螺漂移)误差状态量的卡尔曼滤波器。
作为一种可选的实施方式，在本发明实施例中，测量模块30，还用于对原始观测量、第一位置信息以及第一速度信息进行数据融合，以得到天线的第二位置信息和姿态信息之前，依据误差范围，确定几何精度因子的第一数值范围和垂直分量精度因子的第二数值范围，以及依据第一数值范围和第二数值范围，确定第一观测量的权重系数和第二观测量的权重系数。
基于上述可选实施方式，测量模块30用于对原始观测量、第一位置信息以及第一速度信息进行数据融合，以得到天线的第二位置信息和姿态信息的方式具体可以为：
测量模块30，用于依据第一观测量和第二观测量的权重系数的指示，对第一观测量、第二观测量、第一位置信息以及第一速度信息进行融合，得到天线的第二位置信息和姿态信息。
作为另一种可选的实施方式，在本发明实施例中，测量模块30，还用于依据第一观测量得到导航坐标系下的第三位置信息和第二速度信息，并将第三位置信息与第二位置信息作比较得到第一差值，以及将第二速度信息和第一速度作比较，得到第二差值，以及将第一差值和第二差值导入组合导航误差模型，得到组合导航系统的状态误差信息，以及依据该状态误差信息对第一观测数据和第二观测数据进行校正。通过实施该方法，可以降低组合导航系统的误差带给测量精度的影响。
基于上述可选的实施方式，测量模块30用于依据第一观测量和第二观测量的权重系数的指示，对第一观测量、第二观测量、第一位置信息以及第一速度信息进行融合，得到天线的第二位置信息和姿态信息的方式具体可以为：
测量模块30，用于依据第一观测量和第二观测量的权重系数的指示，对校正后的第一观测量、校正后的第二观测量、第一位置信息以及第一速度信息进行融合，得到天线的第二位置信息和姿态信息。
进一步可选的，测量模块30，还用于将第一差值和第二差值导入组合导航误差模型，以得到组合导航系统的状态误差信息之后，分析状态误差信息所包含的误差精度是否大于预设精度，以及在大于预设精度时，输出警示信息。在本发明实施例中，由于组合导航系统的状态误差信息可以直接反映在IMU的漂移指数上，若状态误差信息所包含的误差精度是否大于预设精度，则IMU的漂移指数未收敛到指定精度，这会影响到组合导航系统的精度，因此，输出上述警示信息的作用是警示用户移动对中杆，以使得IMU漂移指数收敛到指定精度，通过实施该方式，可以进一步降低组合导航系统的误差带给测量精度的影响。
通过实施上述系统，可以保证测量作业在各种应用环境(如磁干扰，动态等)中的稳定性和精度，还可以通过提高接收到的卫星信号的质量，进一步提高测量精度，还可以降低组合导航系统的误差带给测量精度的影响。
实施例二
请参阅图2，图2是本发明实施例公开的一种基于多传感器融合的GNSS倾斜测量方法的流程示意图。如图2所示的基于多传感器融合的GNSS倾斜测量方法具体可以包括以下步骤：
201、接收模块利用天线接收卫星信号，并控制接收机板卡依据卫星信号，得到伪距、多普勒相位观测量以及载波相位观测量。
202、解算模块综合上述伪距、多普勒相位观测量以及载波相位观测量，计算得到天线的第一位置信息和第一速度信息。
203、测量模块接收传感器的原始观测量，并对该原始观测量、第一位置信息以及第一速度信息进行数据融合，以得到天线的第二位置信息和姿态信息，其中，检测该原始观测量的传感器是经过出厂校准和用户校准的，对中杆是经过用户校准的。
在本发明实施例中，原始观测量至少包括惯性测量单元(IMU)测得的第一观测量、磁力计测得的第二观测量。
在本发明实施例中，关于伪距、多普勒相位观测量、载波相位观测量以及原始观测量的详细介绍，请参照实施例一中的描述，本发明实施例不再赘述。
204、测量模块综合收到的对中杆信息、第二位置信息以及姿态信息，得到对中杆的底部坐标信息。
作为一种可选的实施方式，在本发明实施例中，测量模块接收传感器的原始观测量之前，还可以执行以下步骤：
测量模块依据标准性能指标对传感器进行出厂校准；
测量模块依据测绘环境信息，对传感器进行用户校准；
测量模块利用观测方程对对中杆进行用户校准。
其中，在本发明实施例中，关于测量模块依据标准性能指标对传感器进行出厂校准、依据测绘环境信息，对传感器进行用户校准，以及利用观测方程对对中杆进行用户校准的具体实现方式，请参照实施例一中的描述，本发明实施例不再赘述。
在本发明实施例中，测量模块在对原始观测量、第一位置信息以及第一速度信息进行数据融合，以得到天线的第二位置信息和姿态信息之前，还可以执行以下步骤：
测量模块对传感器执行动态对准操作。
其中，关于测量模块对传感器执行动态对准操作的具体实现方式，请参照实施一中的描述，本发明实施例不再赘述。
可选的，在本发明实施例中，测量模块在对原始观测量、第一位置信息以及第一速度信息进行数据融合，以得到天线的第二位置信息和姿态信息之前，还可以执行以下步骤：
测量模块依据误差范围，确定几何精度因子的第一数值范围和垂直分量精度因子的第二数值范围；
测量模块依据第一数值范围和第二数值范围，确定第一观测量的权重系数和第二观测量的权重系。
基于上述可选实施方式，测量模块对原始观测量、第一位置信息以及第一速度信息进行数据融合，以得到天线的第二位置信息和姿态信息可以包括：
测量模块依据第一观测量和第二观测量的权重系数的指示，对第一观测量、第二观测量、第一位置信息以及第一速度信息进行融合，得到天线的第二位置信息和姿态信息。
作为另一种可选的实施方式，在本发明实施例中，还可以包括以下步骤：
测量模块依据第一观测量得到导航坐标系下的第三位置信息和第二速度信息；
测量模块将第三位置信息与第二位置信息作比较得到第一差值，以及将第二速度信息和第一速度作比较，得到第二差值；
测量模块将第一差值和第二差值导入组合导航误差模型，得到组合导航系统的状态误差信息；
测量模块依据状态误差信息对第一观测数据和第二观测数据进行校正。
基于上述可选的实施方式，测量模块依据第一观测量和第二观测量的权重系数的指示，对第一观测量、第二观测量、第一位置信息以及第一速度信息进行融合，得到天线的第二位置信息和姿态信息可以包括：
测量模块依据第一观测量和第二观测量的权重系数的指示，对校正后的第一观测量、校正后的第二观测量、第一位置信息以及第一速度信息进行融合，得到天线的第二位置信息和姿态信息。
作为另一种可选的实施方式，在本发明实施例中，测量模块30将第一差值和第二差值导入组合导航误差模型，以得到组合导航系统的状态误差信息之后，还可以执行以下步骤：
测量模块分析状态误差信息所包含的误差精度是否大于预设精度；
在大于预设精度时，测量模块输出警示信息。
通过实施上述方法，可以保证测量作业在各种应用环境(如磁干扰，动态等)中的稳定性和精度，还可以通过提高接收到的卫星信号的质量，进一步提高测量精度，还可以降低组合导航系统的误差带给测量精度的影响。
本发明实施例公开一种计算机可读存储介质，其存储计算机程序，其中，该计算机程序使得计算机执行图2所示的一种基于多传感器融合的GNSS倾斜测量方法。
本发明实施例公开一种计算机程序产品，当该计算机程序产品在计算机上运行时，使得计算机执行图2所示的一种基于多传感器融合的GNSS倾斜测量方法。
本发明实施例公开一种应用发布系统，该应用发布系统用于发布计算机程序产品，其中，当计算机程序产品在计算机上运行时，使得计算机执行图2所示的一种基于多传感器融合的GNSS倾斜测量方法。
本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质包括只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存储器(Random Access Memory，RAM)、可编程只读存储器(Programmable Read-only Memory，PROM)、可擦除可编程只读存储器(Erasable Programmable Read Only Memory，EPROM)、一次可编程只读存储器(One-time Programmable Read-Only Memory，OTPROM)、电子抹除式可复写只读存储器(Electrically-Erasable Programmable Read-Only Memory，EEPROM)、只读光盘(CompactDisc Read-Only Memory，CD-ROM)或其他光盘存储器、磁盘存储器、磁带存储器、或者能够用于携带或存储数据的计算机可读的任何其他介质。
以上对本发明实施例公开的一种基于多传感器融合的GNSS倾斜测量系统及方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，且上述具体个例中步骤序号的大小并不意味着执行顺序的必然先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。上述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，可根据实际的需要选择其中的部分或全部单元来实现本实施例方案的目的。
本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。在本发明所提供的实施例中，应理解，“与A相应的B”表示B与A相关联，根据A可以确定B。但还应理解，根据A确定B并不意味着仅仅根据A确定B，还可以根据A和/或其他信息确定B。另外，在本发明各实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。若上述集成的单元以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可获取的存储器中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或者部分，可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储器中，包括若干请求用以使得一台计算机设备(可以为个人计算机、服务器或者网络设备等，具体可以是计算机设备中的处理器)执行本发明的各个实施例上述方法的部分或全部步骤。
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (7)

1.一种基于多传感器融合的GNSS倾斜测量系统，其特征在于，包括：
接收模块，用于利用天线接收卫星信号，并控制接收机板卡依据所述卫星信号，得到伪距、多普勒相位观测量以及载波相位观测量；
解算模块，用于综合所述伪距、所述多普勒相位观测量以及所述载波相位观测量，计算得到所述天线的第一位置信息和第一速度信息；
测量模块，用于接收传感器的原始观测量，并对所述原始观测量、所述第一位置信息以及所述第一速度信息进行数据融合，以得到所述天线的第二位置信息和姿态信息，以及综合收到的对中杆信息、所述第二位置信息以及所述姿态信息，得到对中杆的底部坐标信息；其中，检测所述原始观测量的传感器是经过出厂校准和用户校准的，所述对中杆是经过用户校准的；
其中，所述原始观测量至少包括惯性测量单元(IMU)测得的第一观测量和磁力计测得的第二观测量，所述测量模块，还用于对所述原始观测量、所述第一位置信息以及所述第一速度信息进行数据融合，以得到所述天线的第二位置信息和姿态信息之前，依据误差范围，确定几何精度因子的第一数值范围和垂直分量精度因子的第二数值范围，以及依据所述第一数值范围和所述第二数值范围，确定所述第一观测量的权重系数和所述第二观测量的权重系数；
所述测量模块用于对所述原始观测量、所述第一位置信息以及所述第一速度信息进行数据融合，以得到所述天线的第二位置信息和姿态信息的方式具体为：
所述测量模块，用于依据所述第一观测量和所述第二观测量的权重系数的指示，对所述第一观测量、所述第二观测量、所述第一位置信息以及所述第一速度信息进行融合，得到所述天线的第二位置信息和姿态信息。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述测量模块，还用于接收传感器的原始观测量之前，依据标准性能指标对所述传感器进行出厂校准，以及依据测绘环境信息，对所述传感器进行用户校准，以及利用观测方程对所述对中杆进行用户校准。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述测量模块，还用于对所述原始观测量、所述第一位置信息以及所述第一速度信息进行数据融合，以得到所述天线的第二位置信息和姿态信息之前，对所述传感器执行动态对准操作。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述测量模块，还用于依据所述第一观测量得到导航坐标系下的第三位置信息和第二速度信息，并将所述第三位置信息与所述第二位置信息作比较得到第一差值，以及将所述第二速度信息和所述第一速度信息作比较，得到第二差值，以及将所述第一差值和所述第二差值导入组合导航误差模型，得到组合导航系统的状态误差信息，以及依据所述状态误差信息对所述第一观测量和所述第二观测量进行校正；
所述测量模块用于依据所述第一观测量和所述第二观测量的权重系数的指示，对所述第一观测量、所述第二观测量、所述第一位置信息以及所述第一速度信息进行融合，得到所述天线的第二位置信息和姿态信息的方式具体为：
所述测量模块，用于依据所述第一观测量和所述第二观测量的权重系数的指示，对校正后的所述第一观测量、校正后的所述第二观测量、所述第一位置信息以及所述第一速度信息进行融合，得到所述天线的第二位置信息和姿态信息。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述测量模块，还用于将所述第一差值和所述第二差值导入组合导航误差模型，以得到组合导航系统的状态误差信息之后，分析所述状态误差信息所包含的误差精度是否大于预设精度，以及在大于所述预设精度时，输出警示信息。
6.一种基于多传感器融合的GNSS倾斜测量方法，其特征在于，包括：
接收模块利用天线接收卫星信号，并控制接收机板卡依据所述卫星信号，得到伪距、多普勒相位观测量以及载波相位观测量；
解算模块综合所述伪距、所述多普勒相位观测量以及所述载波相位观测量，计算得到所述天线的第一位置信息和第一速度信息；
测量模块接收传感器的原始观测量；其中，所述原始观测量至少包括惯性测量单元(IMU)测得的第一观测量和磁力计测得的第二观测量；以及，依据误差范围，确定几何精度因子的第一数值范围和垂直分量精度因子的第二数值范围，以及依据所述第一数值范围和所述第二数值范围，确定所述第一观测量的权重系数和所述第二观测量的权重系数；以及，依据所述第一观测量和所述第二观测量的权重系数的指示，对所述第一观测量、所述第二观测量、所述第一位置信息以及所述第一速度信息进行融合，得到所述天线的第二位置信息和姿态信息，以及综合收到的对中杆信息、所述第二位置信息以及所述姿态信息，得到对中杆的底部坐标信息；其中，检测所述原始观测量的传感器是经过出厂校准和用户校准的，所述对中杆是经过用户校准的。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述测量模块在接收传感器的原始观测量之前，还包括：
所述测量模块依据标准性能指标对所述传感器进行出厂校准，以及依据测绘环境信息，对所述传感器进行用户校准，以及利用观测方程对所述对中杆进行用户校准。
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