CN207675158U - 一种基于光学测距的倾斜测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于光学测距的倾斜测量装置，其包括测量杆、GNSS天线、差分定位模块、通信模块、激光测距模块、运动检测模块、蓝牙模块和微处理器，GNSS天线、差分定位模块、通信模块、激光测距模块、运动检测模块、蓝牙模块和微处理器均设置于测量杆上，GNSS天线输与差分定位模块电连接，差分定位模块、通信模块、激光测距模块、运动检测模块、蓝牙模块均与微处理器电连接。与现有技术相比，本实用新型通过一次测量即可获取高精度定位值的方式，简化了测量步骤，减低了测量难度，提升了测量效率。

Description

一种基于光学测距的倾斜测量装置

技术领域

本实用新型涉及一种测量装置，特别是一种基于光学测距的倾斜测量装置。

背景技术

目前测绘领域普遍使用RTK接收机来进行测量，将RTK接收机置于对中杆上，测量目标点时，需要保持对中杆垂直，让天线的相位中心在地面的投影点与待测点进行重合，待测点的经纬度坐标与天线相位中心坐标一致，而高度则是天线相位中心的高度减去对中杆的长度。

这种办法有诸多不足之处：（1）实际操作时需将杆尖放在待测点上，然后根据对中杆上的水平状态指示装置来让对中杆保持垂直，操作人员经常需要进行多次校准来让对中杆垂直，这样明显增加工作负担。（2）在有上方有遮挡的地方或在不方便操作人员到达的地方，操作人员经常将RTK接收机放在开阔地方进行测量，然后目测或用直尺等测量设备测量该点与待测点之间的距离与方位，通过手算或程序计算出待测点坐标，这样便导致测量点坐标误差很大。

现有的激光与RTK结合的测量方法，需要在不同的位置将激光照射到目标点，记录设备的倾斜角度、激光测距仪的输出以及定位接收装置的位置，然后使用投影、求圆交点的算法计算出目标点的位置坐标。这种方法的缺点在于在离目标点较远时，多次测量很难保证每次激光光斑都照射到同一个点上，这样会导致测量难度大以及测量结果不准确。

实用新型内容

基于此，本实用新型提供了一种易于操作且测量精度高的基于光学测距的倾斜测量装置。

本实用新型的基于光学测距的倾斜测量装置，包括测量杆、GNSS天线、差分定位模块、通信模块、激光测距模块、运动检测模块、蓝牙模块和微处理器，其中，GNSS天线、差分定位模块、通信模块、激光测距模块、运动检测模块、蓝牙模块和微处理器均设置于测量杆上，GNSS天线输与差分定位模块电连接，差分定位模块、通信模块、激光测距模块、运动检测模块、蓝牙模块均与微处理器电连接；

GNSS天线用于接收卫星信号，并将该信号传输至差分定位模块；

通信模块用于接收CORS网络基站发来的差分数据，并将差分数据传输至微处理器；

运动检测模块用于检测倾斜测量装置的横滚角roll，俯仰角pitch，偏航角yaw；

差分定位模块用于处理GNSS天线接收的卫星信号，并将其解算成天线相位中心在WGS84坐标系下的经纬度坐标及高度值，同时接收微处理器转发来的差分数据，进行高精度的定位解算，让天线相位中心的定位坐标达到厘米级精度；

激光测距模块用于获取激光测距模块与待测点之间的距离；

微处理器用于根据差分定位模块输出的参考点的厘米级定位数据、激光测距模块输获取的激光测距模块与待测点之间的距离、倾斜测量装置的横滚角roll、俯仰角pitch和偏航角yaw计算得到待测点的定位值;

蓝牙模块用于将微处理器计算的待测点坐标传输至手持设备。

优选地，所述运动检测模块至少包括三轴加速度计和三轴陀螺仪，也可以包括三轴磁力计。

优选地，所述通信模块包括通信天线，所述基于光学测距的倾斜测量装置还包括电源模块和显示屏。

在另一优选的实施例中，所述基于光学测距的倾斜测量装置的通信模块为电台模块，通信天线为电台天线，所述电台模块与差分定位模块直接电信号连接。

通过使用该基于光学测距的倾斜测量装置，仅需对目标点进行一次测量，即可得到高精度的测量结果，便于对特殊点（例如测量人员无法到达的目标点）进行高精度定位，简化测量过程，提升测量效率。

附图说明

图1为本实用新型实施例一的结构框图。

图2为本实用新型实施例二的结构框图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明。

如附图1所示，本实用新型的基于光学测距的倾斜测量装置包括测量杆、GNSS天线、差分定位模块、通信模块、激光测距模块、运动检测模块、蓝牙模块和微处理器，其中，GNSS天线、差分定位模块、通信模块、激光测距模块、运动检测模块、蓝牙模块和微处理器均设置于测量杆上，GNSS天线输与差分定位模块电连接，差分定位模块、通信模块、激光测距模块、运动检测模块、蓝牙模块均与微处理器电连接。

GNSS天线用于接收卫星信号，并将该信号传输至差分定位模块。

通信模块用于接收CORS网络基站发来的差分数据，并将差分数据传输至微处理器；

运动检测模块包括三轴加速度计、三轴陀螺仪和三轴磁力计，检测倾斜测量装置的横滚角roll，俯仰角pitch，偏航角yaw。

差分定位模块用于处理GNSS天线接收的卫星信号，并将其解算成天线相位中心在WGS84坐标系下的经纬度坐标及高度值，同时接收微处理器转发来的差分数据，进行高精度的定位解算，让天线相位中心的定位坐标达到厘米级精度；

激光测距模块用于获取激光测距模块与待测点之间的距离。

微处理器用于根据差分定位模块输出的参考点的厘米级定位数据、激光测距模块输获取的激光测距模块与待测点之间的距离、倾斜测量装置的横滚角roll、俯仰角pitch和偏航角yaw计算得到待测点的定位值。

所述通信模块包括通信天线，所述基于光学测距的倾斜测量装置还包括电源模块。

如附图2所示，在另一优选的实施例中，所述基于光学测距的倾斜测量装置的通信模块为电台模块，通信天线为电台天线，所述电台模块与差分定位模块直接电信号连接。

使用该倾斜测量装置进行测量的步骤如下：

步骤一：对基于光学测距的倾斜测量装置进行指北精度修正。具体地，将基于光学测距的倾斜测量装置置于开阔的地方，GNSS天线接收卫星数据，通信模块接收CORS网络差分数据，使差分定位模块进入厘米级定位状态；将测量杆杆尖置于地面上任意位置，绕杆尖晃动测量杆，微处理器记录多组测量数据，通过对多组测量数据的修正，得到偏航角的准确误差角度α；

步骤二：将基于光学测距的倾斜测量装置的激光光束指向待测点，激光测距模块获取其与待测点之间的距离L，差分定位模块处理根据GNSS天线接收的卫星信号及通信模块接收的差分数据，进行高精度的定位解算，计算得到天线相位中心的厘米级定位数据，控制器根据夹角α、天线相位中心的厘米级定位数据、激光测距模块与待测点之间的距离L以及运动测量模块输出的倾斜测量装置的横滚角roll、俯仰角pitch和偏航角yaw计算得到待测点的高精度定位值。

本实用新型通过预先对测量装置的指北精度进行修正，对目标点进行一次测量即可得到目标点的高精度定位值，一方面，避免了现有技术中多次对目标点进行的测量中，激光光斑无法准确照射同一点，而导致的测量结果不精确的问题；另一方面，通过一次测量即可获取高精度定位值的方式，简化了测量步骤，减低了测量难度，提升了测量效率。

在另一优选的实施方式中，所述基于光学测距的倾斜测量装置包括整平机构，所述整平机构固定于测量杆上，其用于使所述GNSS天线保持竖直状态。所述整平机构可为一维整平机构、二维整平机构或三维整平机构，具体地所述整平机构为一自由度、二自由度或三自由度的云台，所述云台上设置有云台姿态传感器。

以上仅是本实用新型的具体应用范例，对本实用新型的保护范围不构成任何限制。凡采用等同变换或者等效替换而形成的技术方案，均落在本实用新型权利保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于光学测距的倾斜测量装置，其特征在于，包括测量杆、GNSS天线、差分定位模块、通信模块、激光测距模块、运动检测模块、蓝牙模块和微处理器，其中，GNSS天线、差分定位模块、通信模块、激光测距模块、运动检测模块、蓝牙模块和微处理器均设置于测量杆上，GNSS天线输与差分定位模块电连接，差分定位模块、通信模块、激光测距模块、运动检测模块、蓝牙模块均与微处理器电连接；

GNSS天线用于接收卫星信号，并将该信号传输至差分定位模块；

通信模块用于接收基站发来的差分数据，并将差分数据传输至差分定位模块；

运动检测模块用于检测倾斜测量装置的横滚角roll，俯仰角pitch，偏航角yaw；

差分定位模块用于处理GNSS天线接收的卫星信号，并将其解算成天线相位中心在WGS84坐标系下的经纬度坐标及高度值，同时接收微处理器转发来的差分数据，进行高精度的定位解算，让天线相位中心的定位坐标达到厘米级精度；

激光测距模块用于获取激光测距模块与待测点之间的距离；

微处理器用于根据差分定位模块输出的天线相位中心的厘米级定位坐标、激光测距模块输获取的激光测距模块与待测点之间的距离、倾斜测量装置的横滚角roll、俯仰角pitch和偏航角yaw计算得到待测点的定位值;

蓝牙模块用于将微处理器计算的待测点坐标传输至手持设备。

2.根据权利要求1所述的基于光学测距的倾斜测量装置，其特征在于，通信模块为电台模块，通信天线为电台天线，所述电台模块与差分定位模块直接电信号连接，电台模块将其接收的差分数据直接传输至差分定位模块。

3.根据权利要求1或2所述的基于光学测距的倾斜测量装置，其特征在于，所述运动检测模块包括三轴加速度计和三轴陀螺仪。

4.根据权利要求3所述的基于光学测距的倾斜测量装置，其特征在于，运动检测模块还包括三轴磁力计。

5.根据权利要求1或2所述的基于光学测距的倾斜测量装置，其特征在于，所述基于光学测距的倾斜测量装置还包括电源模块和显示屏。

6.根据权利要求1或2所述的基于光学测距的倾斜测量装置，其特征在于，所述通信模块包括通信天线。

7.根据权利要求1或2所述的基于光学测距的倾斜测量装置，其特征在于，所述倾斜测量装置还包括整平机构，所述整平机构固定于测量杆上，其用于使所述GNSS天线保持竖直状态。

8.根据权利要求7所述的基于光学测距的倾斜测量装置，其特征在于，所述整平机构为一维整平机构、二维整平机构或三维整平机构。

9.根据权利要求8所述的基于光学测距的倾斜测量装置，其特征在于，所述整平机构为一自由度、二自由度或三自由度的云台，所述云台上设置有云台姿态传感器。