一种界面化测量仪器及测量方法技术

本发明专利技术涉及一种界面化测量仪器及测量方法，该仪器是一种基于工业计算机平台的界面化、可视化和扁平化测绘器材，包括主体仪器、主三角架、主天线以及副天线等。所述主体仪器采用平板结构，正面安装10吋高分高亮触摸显示屏，内部集成测距瞄准部件、电子水平仪、电子罗盘、GNSS模组以及主机。使用本发明专利技术的装置和方法可在短时间内，由单兵完成目标参数的准确测量、解算、存储和标绘，有效降低操作失误率，提高测绘工作效率和可靠性，减轻测绘作业的劳动量，替代工程兵现有侦察测绘工具。

An Interfacial Measuring Instrument and Measuring Method

The invention relates to an interface measuring instrument and a measuring method. The instrument is an interface, visualization and flattening mapping equipment based on industrial computer platform, including main instrument, main triangle frame, main antenna and auxiliary antenna. The main instrument adopts a flat-panel structure, with a 10-inch high-resolution and high-brightness touch screen installed on the front side, and an integrated ranging and aiming component, an electronic level instrument, an electronic compass, a GNSS module and a host computer. Using the device and method of the present invention, the target parameters can be accurately measured, calculated, stored and plotted by a single soldier in a short time, thus effectively reducing the rate of operational error, improving the efficiency and reliability of Surveying and mapping, reducing the workload of Surveying and mapping operations, and replacing the existing reconnaissance and mapping tools of engineers.

【技术实现步骤摘要】
一种界面化测量仪器及测量方法
本专利技术涉及工程兵侦察测量仪器领域中的界面化测量仪器，尤其是一种针对工程兵单兵前出执行侦察任务的快速、便携的界面化测量仪器及测量方法。
技术介绍
战场工程侦察器材是工程兵作战装备的重要组成部分，当前，我军工程侦察兵普遍使用的测绘工具包括：滚轮皮尺、三角板、经纬仪、水准仪、全站仪以及GNSS系统等，均属于传统测绘器材或设备，可分别测量距离、角度、高程等参数，联合解算位置、面积和土方等，不具备单兵实施、快速便捷、自动解算最终成果的能力。因此，工程兵的各种侦察任务，如工事构筑、道路修筑、开设渡场、设置和排除障碍物，测绘工作实施、测绘成果解算和地图标绘等工作仍需要专业人员多人合作完成，效率较低且容易出错。传统仪器具有其精度高的优点，但无法满足战场侦察任务中便携、快速和简捷的需要。在实际工程侦察任务中，很少单独使用某种测绘器材完成任务，均采用多种器材联合使用，完成侦察测绘任务。比如，全站仪无法完成真北方位的测定，需结合GNSS系统或电子罗盘进行真北方位测量；在无已知高等级控制点的区域，仅靠经纬仪和水准仪也无法获得目标的准确位置信息，需结合GNSS系统进行定位；一般情况下，无论是全站仪软件，还是GNSS测量软件，都不具备面积、土方等特征的计算功能，需结合专业测绘软件进行计算，期间需进行设备间的数据传输。一般情况下，单兵很难完成各类侦察测绘任务，这在很大程度上降低了侦察效率，影响了任务的完成效率和质量。
技术实现思路
本专利技术的目的在于弥补现有技术的不足之处，提出了一种界面化测绘器材的系统集成，以及结合该设备的测绘方法，解决了现有测绘器材及其在工程侦察任务中所存在的问题。本专利技术的目的是通过以下技术手段实现的：一种界面化测量仪器，其特征在于：主要包括主体仪器、主三角架、主天线以及副天线，主三角架的上端安装二维云台，该二维云台上安装主体仪器，主体仪器采用平板结构，其由机箱和显示屏构成，机箱正面安装显示屏，机箱内部集成测距瞄准部件、电子水平仪、电子罗盘、GNSS模组以及主计算机；主体仪器上放置主天线，副天线独立架设，主天线和副天线均通过电缆和主体仪器相连。而且，所述的主三脚架的上端安装调平基座，二维云台安装在该调平基座上。而且，所述的二维云台可调节俯仰姿态和方位角，俯仰姿态范围：±85°，方位角范围：0～360°。而且，所述的主体仪器显示屏是10吋高分高亮触摸显示屏。而且，所述的主体仪器机箱顶部设置望远镜筒、测距镜筒、GNSS天线接口、网络接口、摄像镜头；机箱左侧下部设置电源输入接口，右侧上部设置电源开关。而且，所述主体仪器机箱坐标系定义为：当主体仪器水平正面放置时，机箱几何中心点为坐标原点，从原点出发，水平指向机箱右侧、且与机箱右壁垂直的方向为X轴正方向；从原点出发，水平指向前方，并与X轴垂直的方向为Y轴正方向；根据右手定则，伸出右手，四肢与拇指垂直，并使四指先指向X轴正方向，然后让四指沿握拳方向旋转90°指向Y轴正方向，此时大拇指的指向为Z轴。而且，所述主体仪器内部GNSS模块为双天线接收机，可同时连接主天线和副天线；所述主天线为安装于主体仪器面板上的天线，其相位中心位于主体仪器架设点位正上方；所述副天线为远端天线，和主天线形成不大于15米的基线；GNSS模块接收主、副天线信号，输出主、副天线所在位置坐标和主副天线之间的基线方位，位置坐标是指经纬度和直角坐标；所述电子水平仪模块完成主体仪器水平姿态的测量，其坐标系与机箱坐标系重合，俯仰角代表主体仪器相对于水平面的高低夹角，定义为主体仪器Y轴高于水平面时，俯仰角为正，Y轴低于水平面时，俯仰角为负；横滚角代表主体仪器相对于水平面之间的横滚角度，X轴高于水平面时，横滚角为正，X轴低于水平面时，横滚角为负；所述测距瞄准部件完成主体仪器至目标之间距离的测量，测距机激光发射轴、瞄准镜筒视准轴与机箱坐标Y轴具有较精确的平行度，其测距中心距离原点的垂直距离和水平距离在软件中进行补偿修正。而且，所述的主天线在使用时安装在主体仪器显示屏正面，通过吸盘固定在显示屏上。而且，所述的副天线由微型三角架和GNSS高精度天线组合而成，架设时需保证与主体仪器通视，副天线距离主体仪器不大于15米，并具备激光对点功能。一种界面化测量仪器的测量方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：在任意点位架设主三角架，利用云台光对点器进行点位对中；点位对中后，利用三角支座的角螺旋调平云台；步骤2：将主体仪器安装至主三角架，连接相关电缆，启动主体仪器操作系统，启动配套软体；步骤3：在通视、顶部开阔地方架设副天线，如果需要架设在已知点位上，可利用副天线脚架下部的激光对点器进行点位对中；步骤4：架设主天线，并连接主、副天线与主体仪器之间的电缆；在配套软体内部点击“天线”按钮，打开天线安装位置示意图，将主天线吸盘固定在该位置上；步骤5：30s后，获得主、副天线之间的基线方位，主站点坐标等信息；步骤6：瞄准待测目标，直接读取方位、俯仰值、距离等并保存；步骤7：通过测量待测范围周界特征点，解算其面积；步骤8：通过测量待测空间周界范围点位及区域内特征点，解算其体积。本专利技术的优点和积极效果是：1、为提高工程兵测绘工作的效率、增加测绘成果的准确性、降低侦察设备成本，本专利借助多年和测绘部队合作的经验、以及测量设备研制技术的积累，研制了一种新型简易测绘器材，该器材可在短时间内，由单兵完成目标参数的准确测量、解算、存储和标绘，有效降低操作失误率，提高测绘工作效率和可靠性，减轻测绘作业的劳动量，替代工程兵现有侦察测绘工具。2、本专利技术中所述的主三角架为一种多功能三角架，由传统三角架、二维云台和编码度盘集成，集成了传统三角架、光学对中、调平基座，方位和俯仰旋转机构，以及水平角测量传感器。主三角架架设于测量点位正上方，通过光学对中部件实施点位对中；所述调平基座实施云台基座的水平调整，水平调整和点位对中交替进行，最终达到水平且对中的效果；所述方位和俯仰机构可实现空间任意方位、高低目标的瞄准和观测，方位可在0°～360°之间自由旋转和固定，俯仰可在-85°～+85°之间自由旋转和固定；所述水平角测量传感器为高精度编码度盘，度盘精度可达0.001°。3、本专利技术中所述的主体仪器包括工业计算机平台、触摸显示屏、测距瞄准部件、电子水平仪、电子罗盘、GNSS模组以及电源模组等设备及部件，上述部件集成在平板式结构的机箱内部，组成小巧、便携的界面化测量仪器。计算机平台和触摸显示屏为测量仪器提供了强大的控制、计算和显示支撑，将传统测量工作的外业数据采集、内业计算、地图标绘、报告生成等功能集成于一体。所述测距瞄准部件集替代了望远镜、测距机和瞄准摄像头，用于观测和瞄准目标，测量目标距离，瞄准摄像头将望远镜视场内的图像实时传输至显示屏，将传统的“人眼对目镜”的观察瞄准模式转换为轻松观察显示屏的瞄准模式，彻底改变了测绘方式。所述电子水平仪可测量输出主体仪器X、Y两个方向上的倾斜角度，Y方向角度用于辅助调平，确保横轴水平；X方向角度用于测量目标的高低角。所述电子罗盘用于粗侧方位角，可实时输出主体仪器主轴方位。所述GNSS模组用于提供点位坐标和获取初始方位(真北方位)，改变了传统测量中用RTK方式或双GNSS接收机测量初始方位的(真北方位)的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种界面化测量仪器，其特征在于：主要包括主体仪器、主三角架、主天线以及副天线，主三角架的上端安装二维云台，该二维云台上安装主体仪器，主体仪器采用平板结构，其由机箱和显示屏构成，机箱正面安装显示屏，机箱内部集成测距瞄准部件、电子水平仪、电子罗盘、GNSS模组以及主计算机；主体仪器上放置主天线，副天线独立架设，主天线和副天线均通过电缆和主体仪器相连。

【技术特征摘要】
1.一种界面化测量仪器，其特征在于：主要包括主体仪器、主三角架、主天线以及副天线，主三角架的上端安装二维云台，该二维云台上安装主体仪器，主体仪器采用平板结构，其由机箱和显示屏构成，机箱正面安装显示屏，机箱内部集成测距瞄准部件、电子水平仪、电子罗盘、GNSS模组以及主计算机；主体仪器上放置主天线，副天线独立架设，主天线和副天线均通过电缆和主体仪器相连。2.根据权利要求1所述的一种界面化测量仪器，其特征在于：所述的主三脚架的上端安装调平基座，二维云台安装在该调平基座上。3.根据权利要求1所述的一种界面化测量仪器，其特征在于：所述的二维云台可调节俯仰姿态和方位角，俯仰姿态范围：±85°，方位角范围：0～360°。4.根据权利要求1所述的一种界面化测量仪器，其特征在于：所述的主体仪器显示屏是10吋高分高亮触摸显示屏。5.根据权利要求1所述的一种界面化测量仪器，其特征在于：所述的主体仪器机箱顶部设置望远镜筒、测距镜筒、GNSS天线接口、网络接口、摄像镜头；机箱左侧下部设置电源输入接口，右侧上部设置电源开关。6.根据权利要求1所述的一种界面化测量仪器，其特征在于：所述主体仪器机箱坐标系定义为：当主体仪器水平正面放置时，机箱几何中心点为坐标原点，从原点出发，水平指向机箱右侧、且与机箱右壁垂直的方向为X轴正方向；从原点出发，水平指向前方，并与X轴垂直的方向为Y轴正方向；根据右手定则，伸出右手，四肢与拇指垂直，并使四指先指向X轴正方向，然后让四指沿握拳方向旋转90°指向Y轴正方向，此时大拇指的指向为Z轴。7.根据权利要求1所述的一种界面化测量仪器，其特征在于：所述主体仪器内部GNSS模块为双天线接收机，可同时连接主天线和副天线；所述主天线为安装于主体仪器面板上的天线，其相位中心位于主体仪器架设点位正上方；所述副天线为远端天线，和主天线形成不大于15米的基线；GNSS模块接收主、副天线信号，输出主、副天线所...

【专利技术属性】
技术研发人员：张新远，李彬，程志伟，高广智，刁彦飞，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七零七研究所，
类型：发明
国别省市：天津,12