CN205670006U - 一种rtk倾斜测量装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种RTK倾斜测量装置，包括对中杆，所述对中杆的底部接触待测量点，顶部设置有第一GPS接收机；与所述对中杆相交设置的支撑杆，所述支撑杆的一端设置有第二GPS接收机，另一端设置有第三GPS接收机。其中，第一GPS接收机、第二GPS接收机、第三GPS接收机分别用于测量当前第一GPS接收机、第二GPS接收机、第三GPS接收机所在位置的坐标；第一GPS接收机距离对中杆的底部的第一长度，与第二GPS接收机距离对中杆的底部的第二长度，以及与第三GPS接收机距离对中杆的底部的第三长度相等。本申请不要求对中杆必须始终保持竖直，而获得的待测量点的坐标的准确度、精度相比于现有技术大大提高。

Description

一种RTK倾斜测量装置

技术领域

本申请涉及测量技术领域，更具体地说，涉及一种RTK(Real Time Kinematic，实时动态差分法)倾斜测量装置。

背景技术

在实现对碎步点的测量时，现有技术通常利用GPS-RTK进行测量。

GPS-RTK在测量过程中，需要保证对中杆的竖直，而由于水准气泡的制作工艺要求、外界环境的变化影响以及操作人员本身操作水平的限制等，均无法保证对中杆始终保持竖直，且对于一些位置较偏僻不好测量的碎步点，如墙角等，由于GPS信号会由于墙壁的遮挡而使得GPS-RTK无法接收到，此时为了接收到GPS信号，操作人员也会故意让GPS-RTK中的对中杆作出一定的倾斜角度来寻找接收GPS信号。因此，现有技术在利用GPS-RTK对待测量点进行测量时，测得的待测量点的测量数据的准确度较低。

实用新型内容

基于此，本申请提供一种RTK倾斜测量装置，以解决现有技术中利用GPS-RTK进行测量时测得的测量数据准确度较低的问题。技术方案如下：

本申请提供一种RTK倾斜测量装置，包括：

对中杆，所述对中杆的底部接触待测量点，所述对中杆的顶部设置有第一GPS接收机；

与所述对中杆相交设置的支撑杆，所述支撑杆的一端设置有第二GPS接收机，所述支撑杆的另一端设置有第三GPS接收机；

其中，所述第一GPS接收机、第二GPS接收机、第三GPS接收机分别用于测量当前所述第一GPS接收机、第二GPS接收机、第三GPS接收机所在位置的坐标；所述第一GPS接收机距离所述对中杆的底部的第一长度，与所述第二GPS接收机距离所述对中杆的底部的第二长度，以及与所述第三GPS接收机距离所述对中杆的底部的第三长度相等。

优选地，所述对中杆的底部包括底部尖端，所述底部尖端接触所述待测量点。

优选地，所述对中杆和所述支撑杆垂直相交设置。

应用本申请的上述技术方案，本申请提供的RTK倾斜测量装置包括对中杆和与对中杆相交设置的支撑杆。其中，对中杆的底部接触待测量点，顶部设置有第一GPS接收机，支撑杆的一端设置有第二GPS接收机，另一端设置有第三GPS接收机。且本申请在具体设置GPS接收机时，第一GPS接收机距离对中杆的底部的第一长度，与第二GPS接收机距离对中杆的底部的第二长度，以及与第三GPS接收机距离对中杆的底部的第三长度相等。因此，本申请通过第一GPS接收机、第二GPS接收机和第三GPS接收机分别测量得到多个当前第一GPS接收机、第二GPS接收机、第三GPS接收机所在位置的坐标信息，进而基于球面模型，依据测得的多个坐标信息以及GPS接收机距离对中杆的底部的长度计算得到待测量点的坐标。本申请提供的RTK倾斜测量装置不要求对中杆必须始终保持竖直，而获得的待测量点的坐标的准确度、精度相比于现有技术大大提高。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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申请的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本申请提供的一种RTK倾斜测量装置的结构示意图；

图2为本申请中对中杆的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

请参阅图1，其示出了本申请提供的一种RTK倾斜测量装置的结构示意图，包括：对中杆100和支撑杆200。其中，

对中杆100的底部接触待测量点，对中杆100的顶部设置有第一GPS接收机301。该第一GPS接收机301具体用于测量当前第一GPS接收机301所在位置的坐标。

在本申请中，对中杆100的底部可以设置为圆锥体状，即对中杆100的底部包括一底部尖端，如图2所示，该底部尖端接触于待测量点。通过底部尖端接触待测量点，有利于对待测量点的准确定位。

支撑杆200与所述对中杆100相交设置，且所述支撑杆200的一端设置有第二GPS接收机302，所述支撑杆的另一端设置有第三GPS接收机303。其中，第二GPS接收机302具体用于测量当前第二GPS接收机302所在位置的坐标，第三GPS接收机303具体用于测量当前第三GPS接收机303所在位置的坐标。

在本申请中，作为优选地，支撑杆200与对中杆100垂直相交设置。其中，支撑杆200与对中杆100可以通过焊接等方式进行连接固定。在本申请实际使用过程中，支撑杆200与对中杆100间的连接关系不再发生变化。

具体在本申请中，对中杆100的顶部设置的第一GPS接收机301距离对中杆100的底部的第一长度S1，与支撑杆200一端设置的第二GPS接收机302距离对中杆100的底部的第二长度S2，以及与支撑杆200另一端设置的第三GPS接收机303距离对中杆100的底部的第三长度S3相等。因此，本申请在实际安装过程中，需要通过调节对中杆100和支撑杆200的长度和/或角度来使得第一GPS接收机301、第二GPS接收机302和第三GPS接收机303分别距离对中杆100的底部尖端的长度S1＝S2＝S3。

在本申请上述实施例中，本申请利用在不同位置上的第一GPS接收机301、第二GPS接收机302以及第三GPS接收机303测得多个不同位置的坐标信息，实现对待测量点的坐标信息的计算，从而实现对待测量点坐标的测量。

具体地，在本申请中，为了保证最终计算得到的待测量点的坐标信息的准确性，本申请至少需要获得四个不同位置的GPS接收机测得的四个坐标信息。那么在本实施例中，以GPS接收机测得五个不同位置的五个坐标信息为例来说，假设，本申请第一次调节对中杆100和支撑杆200的长度和/或角度来使得第一GPS接收机301、第二GPS接收机302和第三GPS接收机303分别距离对中杆100的底部尖端的长度S1＝S2＝S3＝S，同时获得第一GPS接收机301、第二GPS接收机302和第三GPS接收机303分别测得当前第一GPS接收机301、第二GPS接收机302和第三GPS接收机303所在位置的坐标，如X₁＝(x₁，y₁，h₁)、X₂＝(x₂，y₂，h₂)、X₃＝(x₃，y₃，h₃)。

进而本申请再次调节支撑杆200，获得第二GPS接收机302和第三GPS接收机303再次分别测量当前第二GPS接收机302和第三GPS接收机303所在位置的坐标，如X₄＝(x₄，y₄，h₄)、X₅＝(x₅，y₅，h₅)，此时第二GPS接收机302和第三GPS接收机303分别距离对中杆100的底部尖端的长度S4＝S5＝S。

进一步，因为本申请中第一GPS接收机301、第二GPS接收机302和第三GPS接收机303分别距离对中杆100的底部的长度相等，因此，本申请中第一GPS接收机301、第二GPS接收机302和第三GPS接收机303分别测得的坐标信息均位于一个球体上，对中杆100的底部尖端正好为球体球心，如图1所示，因此本申请正是基于该球面模型，来计算得到对中杆100的底部尖端接触的待测量点的坐标。

具体的首先，本申请通过三个坐标信息X₁、X₂、X₃计算得到对中杆100底部接触的待测量点的近似值(x⁰，y⁰，h⁰)。

那么具体的，本申请中的球面模型为：

${(x_i-\hat{x})}^2+{(y_i-\hat{y})}^2+{(h_i-\hat{h})}^2=R^2---\left(1\right)$

其中，X_i＝(x_i，y_i，h_i)，i＝1、2、3、4或5。R为GPS接收机到对中杆100底部接触的待测量点间的距离，即S。本申请假设对中杆100底部接触的待测量点的坐标为那么本申请中求取待测量点近似值(x⁰，y⁰，h⁰)的公式如下：

$\left\{\begin{array}{c}{(x_1-x^0)}^2+{(y_1-y^0)}^2+{(h_1-h^0)}^2=R^2\\ {(x_2-x^0)}^2+{(y_2-y^0)}^2+{(h_2-h^0)}^2=R^2\\ {(x_3-x^0)}^2+{(y_3-y^0)}^2+{(h_3-h^0)}^2=R^2\end{array}\right.---\left(2\right)$

具体的其次，基于球面模型利用最小二乘原理，用条件平差的方法求得待测量点坐标

${(x_i-\hat{x})}^2+{(y_i-\hat{y})}^2+{(h_i-\hat{h})}^2={(x_j-\hat{x})}^2+{(y_j-\hat{y})}^2+{(h_j-\hat{h})}^2---\left(3\right)$

整理得：

$2(x_i-x_j)\hat{x}+2(y_i-y_j)\hat{y}+2(h_i-h_j)\hat{h}-{x_i}^2-{y_i}^2-{h_i}^2+{x_j}^2+{y_j}^2+{h_j}^2=0---\left(4\right)$

令得：

$\begin{array}{c}2(x_i-x_j)v_x+2(y_i-y_j)v_y+2(h_i-h_j)v_h\\ -{x_i}^2-{y_i}^2-{h_i}^2+{x_j}^2+{y_j}^2+{h_j}^2+2(x_i-x_j)x^0+2(y_i-y_j)y^0+2(h_i-h_j)h^0=0\end{array}---\left(5\right)$

令

$\begin{array}{c}2(x_i-x_j)=a_{ij},2(y_i-y_j)=b_{ij},2(h_i-h_j)=c_{ij}\\ -{x_i}^2-{y_i}^2-{h_i}^2+{x_j}^2+{y_j}^2+{h_j}^2+2(x_i-x_j)x^0+2(y_i-y_j)y^0+2(h_i-h_j)h^0=w_{ij}\end{array}$

则得：

a_ijv_x+b_ijv_y+c_ijv_h+w_ij＝0 (6)

利用条件平差的方法求待测量点坐标，其中五组坐标数据组成四个条件方程AV+W＝0，其中：

$A=\left[\begin{array}{ccc}{a}_{12}& b_{12}& c_{12}\\ a_{13}& b_{13}& c_{13}\\ a_{14}& b_{14}& c_{14}\\ a_{15}& b_{15}& c_{15}\end{array}\right],V=\left[\begin{array}{c}{v}_x\\ v_y\\ v_h\end{array}\right],W=\left[\begin{array}{c}{w}_{12}\\ w_{13}\\ w_{14}\\ w_{15}\end{array}\right].$

平差准则利用最小二乘原理V^TPV＝min,由于观测条件相同，因此五组观测可以当作等权观测。

则N_aa＝AP^-1A^T，V＝-P^-1A^TN_aa ^-1W。由于因此可以最终求得该待测量点的坐标。

因此应用本申请的上述技术方案，本申请提供的RTK倾斜测量装置包括对中杆100和与对中杆100相交设置的支撑杆200。其中，对中杆100的底部接触待测量点，顶部设置有第一GPS接收机301，支撑杆200的一端设置有第二GPS接收机302，另一端设置有第三GPS接收机303。且本申请在具体设置GPS接收机时，第一GPS接收机301距离对中杆100的底部的第一长度，与第二GPS接收机302距离对中杆100的底部的第二长度，以及与第三GPS接收机303距离对中杆100的底部的第三长度相等。因此，本申请通过第一GPS接收机301、第二GPS接收机302和第三GPS接收机303分别测量得到多个第一GPS接收机、第二GPS接收机、第三GPS接收机所在位置的坐标信息，进而基于球面模型，依据测得的多个坐标信息以及GPS接收机距离对中杆100的底部的长度计算得到待测量点的坐标。本申请提供的RTK倾斜测量装置不要求对中杆必须始终保持竖直，而获得的待测量点的坐标的准确度、精度相比于现有技术大大提高。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上对本申请所提供的一种RTK倾斜测量装置进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，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申请的限制。

Claims (3)

1.一种RTK倾斜测量装置，其特征在于，包括：

对中杆，所述对中杆的底部接触待测量点，所述对中杆的顶部设置有第一GPS接收机；

与所述对中杆相交设置的支撑杆，所述支撑杆的一端设置有第二GPS接收机，所述支撑杆的另一端设置有第三GPS接收机；

其中，所述第一GPS接收机、第二GPS接收机、第三GPS接收机分别用于测量当前所述第一GPS接收机、第二GPS接收机、第三GPS接收机所在位置的坐标；所述第一GPS接收机距离所述对中杆的底部的第一长度，与所述第二GPS接收机距离所述对中杆的底部的第二长度，以及与所述第三GPS接收机距离所述对中杆的底部的第三长度相等。

2.根据权利要求1所述的RTK倾斜测量装置，其特征在于，所述对中杆的底部包括底部尖端，所述底部尖端接触所述待测量点。

3.根据权利要求1或2所述的RTK倾斜测量装置，其特征在于，所述对中杆和所述支撑杆垂直相交设置。