一种面向不动产实地测量的定位方法技术

本发明专利技术公开了一种面向不动产实地测量的定位方法，采用惯性测量系统和激光测距模块的组合测量装置进行测量，包括以下几个步骤：1）确定控制点和待测点；2）通过激光测距模块测量待测点与组合测量装置之间的距离；惯性测量系统进行四位置寻北，并存储数据；3）对上述控制点处四位置寻北数据进行解算，计算激光测距时惯性测量系统的姿态角；4）进行距离转换，将步骤2）测量的距离通过步骤3）得到的姿态角计算出待测点相对控制点的东向距离和北向距离；5）计算待测点坐标；6）重复步骤1）~5），获得所有需要测量的待测点位置信息。本发明专利技术可以快速地实现待测点位置信息的获取，测量过程中没有误差积累，提高了测量效率和定位精度。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了，采用惯性测量系统和激光测距模块的组合测量装置进行测量，包括以下几个步骤：1）确定控制点和待测点；2）通过激光测距模块测量待测点与组合测量装置之间的距离；惯性测量系统进行四位置寻北，并存储数据；3）对上述控制点处四位置寻北数据进行解算，计算激光测距时惯性测量系统的姿态角；4）进行距离转换，将步骤2）测量的距离通过步骤3）得到的姿态角计算出待测点相对控制点的东向距离和北向距离；5）计算待测点坐标；6）重复步骤1）~5），获得所有需要测量的待测点位置信息。本专利技术可以快速地实现待测点位置信息的获取，测量过程中没有误差积累，提高了测量效率和定位精度。【专利说明】
本专利技术属于测绘
，涉及测量、捷联惯性导航系统初始对准技术和激光测 距技术，具体涉及一种面向不动产实地测量的惯性系统/激光测距模块定位方法。
技术介绍
目前，常规的不动产实地测量方法主要采用GPS-RTK技术以及全站仪测量技术，但 受到建筑物和构筑物遮挡、电磁干扰以及通视条件等制约。惯性导航系统（INS)不依赖于外 部信息，具有很好的自主性，其与GPS的组合系统正逐步应用于不动产实地测量中。 现有的不动产实地测量方法为GPS/INS组合测量技术。当GPS信号受遮挡时，面对 复杂的测量环境，需要将测量装置移动到待测点上;为了进行误差抑制和补偿，通常再将装 置从待测点移回控制点，实现逆向导航解算。当控制点与待测点距离较远时，这种测量方式 费时费力，有一定的局限性。惯导系统进行工作时，其导航解算精度很大程度上取决于惯性 传感器(陀螺仪和加速度计）的精度，而现有的设备没有在线实时估计补偿传感器的误差； 同时，捷联惯导系统的定位精度随着时间的推移而降低，短期精度较好而长期精度较差。捷 联惯导的初始对准精度影响着其导航解算精度，现有测量方法只进行解析粗对准，因而在 初始对准环节有待改进。现有GPS/INS组合测量装置重量较大，在野外测量时，需多人操作， 且测量时间长，降低了测量效率。
技术实现思路
： 本专利技术针对惯性系统误差随时间积累的问题，提出一种无需移动测量装置，测量 过程中没有误差积累且能明显提高测量效率的基于惯性系统和激光测距模块的组合定位 方法。 为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是： -种面向不动产实地测量的定位方法，其特征在于，采用惯性测量系统和激光测 距模块的组合测量装置进行测量，包括以下几个步骤： 1)确定控制点和待测点； 2)将组合测量装置放置在位于控制点的调平转位机构上，通过激光测距模块测量 待测点与组合测量装置之间的距离;惯性测量系统进行四位置寻北，并存储数据； 3)对上述控制点处四位置寻北数据进行解算，计算激光测距时惯性测量系统的姿 态角； 4)进行距离转换，将步骤2)测量的距离通过步骤3)得到的姿态角计算出待测点相 对控制点的东向距离和北向距离； 5)计算待测点坐标，将控制点的东向坐标和北向坐标分别与计算的东向距离和北 向距离求和，得到待测点坐标； 6)重复步骤1)~5)，获得所有需要测量的待测点位置信息。步骤1)确定待测点和控制点具体为：在作业区域内确定需要进行测量的某待测 点，在待测点附近选择一个GPS信号良好的点作为控制点，并通过GPS-RTK技术获取其坐标。 步骤2)中测量距离的具体方法为:将调平转位机构放置在控制点上，并微调其位 置使机构中心基准与控制点垂直对齐，将组合测量装置放置在调平转位机构上，将惯性测 量系统开机进行预热，连接激光测距模块，通过对调平转位机构进行水平调节和转位操作， 使激光准确地打到待测点上，或待测点的垂线上，读取此时的距离。 步骤2)中，若控制点与待测点之间通视条件良好，则精确调节调平转位机构，使测 量平面尽量水平;若控制点与待测点之间存在遮挡，则需使测量平面倾斜。步骤2)四位置寻北具体方法为:从初始位置开始，将调平转位机构按逆时针或顺 时针方向依次旋转3次，每次转动90°，每个位置停留90s~120s，存储0°、90°、180°和270°位 置处的惯性传感器输出数据。 步骤3)进行数据解算具体为:根据y向加速度计在四个位置上的输出计算出组合 测量装置的横滚角和俯仰角，根据y向陀螺仪在四个位置上的输出以及计算的横滚角和俯 仰角，解算出组合测量装置的航向角。 步骤4)进行距离转换具体为:将测量距离分解到水平面的东向和北向，根据激光 测距模块的安装位置计算激光测距基准点与惯性测量系统测量点的水平距离，根据调平转 位机构的运动特征和惯性测量系统的几何关系，计算出惯性测量系统测量中心在水平面内 的位移，将以上三种转换关系分别求和，计算出待测点相对控制点的东向距离和北向距离。 其中，步骤(1)获得的控制点坐标应与当地地理坐标系一致，即东北天坐标系。 其中，步骤(2)所述组合测量装置由惯性测量系统和激光测距模块构成，惯性测量 系统封装在长方体形箱体内，激光测距模块安装在箱体表面的东北方向一角。 其中，步骤(2)所述调平转位机构可进行高精度的水平调节和转位操作，水平调节 范围为-15°~+15°，转位操作可按顺时针或逆时针方向进行，转位范围为0~360°。 其中，步骤(3)所述惯性测量系统的核心部件为惯性传感器，由三轴光纤陀螺仪和 三轴石英挠性加速度计构成。 其中，步骤(3)要求惯性测量系统的测量中心与调平转位机构的中心位于一条垂 线上。 其中，步骤(3)所述四位置寻北法是惯性测量设备从初始位置开始依次转动4个位 置，相邻两个位置相隔90°。 其中，步骤(4)所述初始姿态角为横滚角、俯仰角和航向角。 其中，步骤(5)所述惯性测量系统测量中心的位移是指当组合测量装置处于倾斜 状态时，惯性测量系统的测量中心在水平面的投影发生了移动。其中，步骤(6)所述待测点坐标应与当地地理坐标系一致，即东北天坐标系。本专利技术定位方法测量时，调平转位机构位于控制点，将组合测量装置放在调平转 位机构上，通过调节调平转位机构，使激光测距仪将激光准确打在待测点，读出距离；同时， 惯性系统开始进行四位置寻北，用来提供高精度的姿态角，即给出激光测距仪的测量方向 与导航坐标系的方位关系。惯性系统寻北精度高，激光测距模块可以准确地测量控制点到 待测点的距离，惯性系统和激光测距组合测量，既能弥补惯性系统在长时间数据解算后出 现的误差累积，又能对激光测距仪的测量方向进行定位，可充分发挥两种技术的各自优势， 形成一体化测量系统，实现待测点位置信息的获取。 与现有技术相比，本专利技术的有益效果是： (1)本专利技术弥补了GPS-RTK技术在GPS信号不良情况下无法准确定位的缺陷，实现 了对GPS信号受遮挡地区待测点的快速测量； (2)本专利技术利用惯性测量系统进行四位置寻北，消除了光纤陀螺常值漂移的影响， 提高了初始对准的精度； (3)本专利技术避免了纯惯性定位，避免了惯性系统进行捷联解算造成的误差积累，提 高了定位精度； (4)本专利技术提出的测量方法操作方便，无需移动测量装置，能明显提高测量效率， 同时一个控制点可对应多个待测点，避免了遮蔽严重地区利用GPS获取多个控制点坐标的 难度。【附图说明】： 图1为本专利技术面向不动产实地测量的惯性系统/激光测距模块组合定位方法流程 图； 图2为本专利技术四位置寻北方案流程图； 图3为本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种面向不动产实地测量的定位方法，其特征在于，采用惯性测量系统和激光测距模块的组合测量装置进行测量，包括以下几个步骤：1）确定控制点和待测点；2）将组合测量装置放置在位于控制点的调平转位机构上，通过激光测距模块测量待测点与组合测量装置之间的距离；惯性测量系统进行四位置寻北，并存储数据；3）对上述控制点处四位置寻北数据进行解算，计算激光测距时惯性测量系统的姿态角；4）进行距离转换，将步骤2）测量的距离通过步骤3）得到的姿态角计算出待测点相对控制点的东向距离和北向距离；5）计算待测点坐标，将控制点的东向坐标和北向坐标分别与计算的东向距离和北向距离求和，得到待测点坐标；6）重复步骤1）~5），获得所有需要测量的待测点位置信息。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吴峻，闫晶，蒋晨瑶，王永杰，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32