一種應用于rtk接收機的激光測距定位方法

一種應用于rtk接收機的激光測距定位方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及測繪領域，具體涉及到一種應用于RTK接收機的激光測距定位方法。
【背景技術】
[0002] 傳統RTK(Real-TimeKinematic)是一種常用的基于衛星導航技術的GPS測量方 法。它采用了載波相位動態實時差分方法，可以實時得到厘米級定位精度，它的出現為工程 放樣、地形測圖，各種控制測量帶來了新技術手段，極大地提高了外業作業效率。但是，傳統 RTK測量無法很好的解決非接觸式測量，比如樹下、墻角等信號遮擋嚴重的地方測量。

【發明內容】

[0003] 本發明提供了一種應用于RTK接收機的激光測距定位方法，包括如下步驟：
[0004] 步驟S1、選擇激光測距前方交會功能觀測模式，并預設一待測點C;
[0005] 步驟S2、選取第一觀測點A，在第一觀測點A進行激光雷達瞄準待測點，并測量獲 取RTK坐標、姿態角、距離；
[0006] 步驟S3、選取第二觀測點B，在第二觀測點B進行激光雷達瞄準待測點，并測量獲 取RTK坐標、姿態角、距離；
[0007] 步驟S4、進行前方交會計算，選擇第一觀測點A和第二測量點B的測量數據，計算 出待測點C的坐標；
[0008] 步驟S5、激光測距觀測結束，恢復常規測量模式；
[0009] 步驟S6、重復步驟S1至步驟S5,測量下一待測點的坐標。
[0010] 在上述的激光測距定位方法中，進行前方交會計算的步驟包括：
[0011] 根據測量方式和幾何條件得出觀測方程：
L0018J 其中，XA、YA、ZA分別為弟一觀測點A坐標觀測值X、Y、Z三個方向分量，XB、YB、ZB* 別為第二觀測點B坐標觀測值X、Y、Z三個方向分量，X。、Y。、Z。分別為待測點C坐標待求值X、Y、Z三個方向分量，pitchAe為第一觀測點A到待測點C的俯仰角，pitchΒε為第二觀測點 Β到待測點C的俯仰角，SAe為第一觀測點Α和待測點C之間的觀測距離，SΒε為第二觀測點 Β和待測點C之間的觀測距離，LAC、LBC為虛擬觀測值，LAc=cos(yawAc)，LBC=cos(yawBC)， LPAC、LPBC^虛擬觀測值，LPAc=sin(pitchAc)，LPBC=sin(pitchBC);
[0019] 對公式1按照間接平差線性化之后得到：
[0020]
_ L .七」 I
[0021] 其中偏導數為：

[0044] 組成誤差方程：F=_m;:
[0045]平差準則為：VT·P·V=min ;
[0046] 按照間接平差得到：
[0047]
[0048] ￡為觀測值，1為觀測方程待求參數，B為觀測矩陣，V為觀測值改正數， i= 誤差方程待求參數，1 =L-(B·Xfd)為誤差方程常數項，X。為待求參數1的 初始近似值；
[0049] P為觀測權，根據先驗精度定權

分別為sAC、sre、UVUVlm、lbc的觀測精度。
[0050] 在上述的激光測距定位方法中，第一觀測點A和第二觀測點B的距離不小于5米。
[0051] 同時本發明還提供了一種應用于RTK接收機的激光測距定位方法，包括如下步 驟：
[0052] 步驟S1、選擇激光測距自由設站功能觀測模式，并預設一待測點C;
[0053] 步驟S2、選取第一觀測點A，在第一觀測點A架設GNNS接收機，進行測量獲取第一 觀測點A的RTK坐標，測量完成后，在第一觀測點A架設后視標桿，該后視標桿具有一后視 點A1;
[0054] 步驟S3、選取第二觀測點B，在第二觀測點B架設GNNS接收機，使用激光雷達瞄準 后視點A1，進行定向測量獲取RTK坐標、姿態角、距離，然后選擇后視點A1數據進行角度方 位校正；
[0055] 步驟S4、完成角度方位校正后進行連續測量，在第二觀測點B使用激光雷達瞄準 待測點C，進行測量以獲取RTK坐標、姿態角、距離，計算出待測點C坐標；
[0056] 步驟S5、重復步驟S4,測量下一待測點坐標；
[0057] 步驟S6、激光測距觀測結束，恢復常規測量模式。
[0058] 在上述的激光測距定位方法中，采用自由設站模式觀測目標點的計算公式為：
[0059] Dzbc= S BC · sin(pitchBC)
[0060] DxBC= S BC · cos (pitchBC) · cos (yawBC)
[0061] DyBC= S BC · cos (pitchBC) · sin (yawBC)
[0062]
[0063] 其中，XB、YB、ZB分別為第二觀測點B坐標觀測值X、Y、Z三個方向分量，XYc、Zc分 別為待測點C坐標待求值X、Y、Z三個方向分量，DxBe、DyBe、DzBe為第二觀測點B和待測點C 的坐標差值X、Y、Z三個方向分量，yawBe為第二觀測點B到待測點C的方位角，pitchΒε為第 二觀測點Β到待測點C的俯仰角，SBe為第二觀測點Β和待測點C之間的觀測距離。
[0064] 與現有技術相比，與第一部分的現有技術方案相比，本發明通過激光測距測量可 以解決墻角、樹蔭等GPS信號觀測條件不好的測量問題，同時可以解決由于河道，圍欄阻擋 等無妨到達的目標點進行觀測的問題。本發明采用激光測距進行非接觸測量，方法簡單易 用，實時性較好。
【附圖說明】
[0065] 通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發明及其特征、外 形和優點將會變得更明顯。在全部附圖中相同的標記指示相同的部分。并未刻意按照比例 繪制附圖，重點在于示出本發明的主旨。
[0066] 圖1A為本發明采用前方交會模式作業方法的測繪示意圖；
[0067] 圖1B為本發明采用前方交會模式作業方法的流程圖；
[0068] 圖2A為本發明采用自由設站模式作業方法的測繪示意圖；
[0069] 圖2B為本發明采用自由設站模式作業方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0070] 在下文的描述中，給出了大量具體的細節以便提供對本發明更為徹底的理解。然 而，對于本領域技術人員而言顯而易見的是，本發明可以無需一個或多個這些細節而得以 實施。在其他的例子中，為了避免與本發明發生混淆，對于本領域公知的一些技術特征未進 行描述。
[0071] 為了徹底理解本發明，將在下列的描述中提出詳細的步驟以及詳細的結構，以便 闡釋本發明的技術方案。本發明的較佳實施例詳細描述如下，然而除了這些詳細描述外，本 發明還可以具有其他實施方式。
[0072] 在本發明中，提供了兩種應用于RTK接收機的激光測距定位方法，主要技術路線 為：
[0073] 1、通過在測量型GNSS設備中集成激光測距傳感器、陀螺儀傳感器、傾角傳感器， 從而可以獲取設備RTK坐標、姿態、目標點方位角、距離等多種觀測值。
[0074] 2、融合RTK坐標、姿態、目標點方位角、距離，采用前方交會的方式，實現單目標點 的非接觸測量。
[0075] 3、融合RTK坐標、姿態、目標點方位角、距離，采用自由設站的方式，實現連續的多 目標點的非接觸式測量。
[0076] 本發明主要外業作業模式如下：
[0077] GNSS設備中集成激光測距傳感器、陀螺儀傳感器、傾角傳感器，從而可以獲取設備 RTK坐標、姿態、目標點方位角、距離等多種觀測值，使用這些數據可以采用前方交會和自由 設站兩種方式實現目標點的測量，如圖1所示。其中，前方交會是利用在兩個已知點上瞄準 同一個目標點進行測距計算目標點距離，它的優點是使用絕對的傾角數據和基線數據，計 算精度較高，缺點是一個目標點要在不同位置觀測兩次，作業流程復雜。自由設站是指通過 觀測一個已知后視點進行位置和角度的校準，然后連續觀測目標點的測量方式，它的優點 是可連續測量目標點，缺點是受限于標定和陀螺儀定位精度會略低，并且定位精度隨時間 增大。
[0078] 下面就本發明提供的兩種應用于RTK接收機的激光測距定位方法進行分開描述。
[0079] 實施例一
[0080] -種應用于RTK接收機的激光測距定位方法，參照圖1A和圖1B所示，包括如下步 驟：
[0081] 步驟S1、選擇激光測距前方交會功能觀測模式，并預設一待測點C。
[0082] 步驟S2、選取第一觀測點A，在第一觀測點A進行激光雷達瞄準待測點，并測量獲 取RTK坐標、姿態角、距離。
[0083] 步驟S3、選取第二觀測點B，在第二觀測點B進行激光雷達瞄準待測點，并測量獲 取RTK坐標、姿態角、距離。
[0084] 需要特別說明的是，圖1中三角形ABC應該盡量成等邊三角形，并且AB應該之間 距離應該不低于5米，最好10米以上。
[0085] 步驟S4、進行前方交會計算，選擇第一觀測點A和第二測量點B的測量數據，計算 出待測點C的坐標。
[0086] 進行前方交會計算的步驟包括：
[0087] 根據測量方式和幾何條件得出觀測方程：
[0088]
[0089]
[0090]
[0091]
[0092]
[0093]
[0094] 其中，XA、YA、ZA分別為第一觀測點A坐標觀測值X、Y、Z三個方向分量，X B、YB、&分 別為第二觀測點B坐標觀測值X、Y、Z三個方向分量，X。、Y。、Z。分別為待測點C坐標待求值 X、Y、Z三個方向分量，pitchAe為第一觀測點A到待測點C的俯仰角，pitchΒε為第二觀測點 Β到待測點C的俯仰角