地面点坐标测量方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种地面点坐标测量方法及装置，上述方法包括以下步骤：实时获取RTK天线中点的GPS定位点的坐标(x1，y1，z1)；实时获取RTK倾角模块的姿态(Roll，Pitch，Yaw)；根据上述天线中点的GPS定位点的坐标(x1，y1，z1)及倾角模块的姿态(Roll，Pitch，Yaw)，通过矢量变换计算地面点的坐标(x，y，z)。本发明专利技术只需要RTK天线中点的GPS定位点坐标和倾角模块姿态就能直接计算出地面点坐标，计算简单，精度高，提高了RTK作业效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及测绘领域，尤其涉及一种地面点坐标测量方法及装置。
技术介绍
在GPS测量中，如静态、快速静态、动态测量都需要事后进行解算才能获得厘米级的精度，而RTK(Real-timekinematic，实时差分定位)是一种能够在野外实时得到厘米级定位精度的测量方法，它的出现极大地提高了野外作业效率，本领域中，采用RTK技术的装置也简称为RTK。测试地面点坐标的方法可以解决传统上RTK测试杆完全对中困难的问题，可以减少操作时间，优化操作步骤。传统的倾斜测试地面点坐标的方法是通过磁传感器x和y轴延伸两个虚拟的点和GPS(GlobalPositioningSystem，全球定位系统)点三点定位的原理来计算地面点坐标，这种测试地面点的方法需要求解三元二次方程，算法复杂，并且在计算过程中也可能损失地面点坐标的精度。
技术实现思路
本专利技术的目的是，提供一种地面点坐标测量方法及装置，以改善现有测量方法计算过程复杂的问题。本专利技术公开了一种地面点坐标测量方法，上述方法包括以下步骤：实时获取RTK天线中点的GPS定位点的坐标(x1，y1，z1)；实时获取RTK倾角模块的姿态(Roll，Pitch，Yaw)；根据上述天线中点的GPS定位点的坐标(x1，y1，z1)及倾角模块的姿态(Roll，Pitch，Yaw)，通过矢量变换计算地面点的坐标(x，y，z)。上述方法中，上述地面点为测量杆相对RTK主机倾斜β角度时，自由端指向的地面点。上述方法中，上述根据上述天线中点的GPS定位点的坐标(x1，y1，z1)及倾角模块的姿态(Roll，Pitch，Yaw)，通过矢量变换计算地面点A’的坐标(x，y，z)步骤具体包括以下步骤：步骤a：令导航坐标系n为东北天；令上述倾角模块的姿态为第一载体坐标系b1；令上述姿态模块绕测量杆顺时针旋转α角度，得到第二载体坐标系b2；令测量杆的杆长为L；步骤b：确定地面点A’到天线中点的GPS定位点的矢量γ在导航坐标系n、第一载体坐标系b1、第二载体坐标系b2中对应的矢量γn、γb1、γb2及γn与γb1、γn与γb2的关系；具体为：γn=x1-xy1-yz1-Z;γb1=00L;γb2=00L;]]>γn与γb1的关系为：γn=Cb1nγb1=Cb1n00L;]]>γn与γb2的关系为：γn=Cb2nγb2=Cb1nCb2b1γb2=Cb1ncosα-sinα0sinαcosα000100L=Cb1nγb1;]]>其中，为第二载体坐标系b2到第一载体坐标系b1的旋转矩阵；步骤c：确定地面点A’的坐标，具体为：根据步骤b可得：x1-xy1-yz1-Z=Cb1nγb1;]]>则：xyz=Cb1nγb1+x1y1z1;]]>其中，Cb1n1=cos(Yaw)-sin(Yaw)0sin(Yaw)cos(Yaw)0001cos(Pitch)0sin(Pitch)010-sin(Pitch)0cos(Pitch)1000cos(Roll)-sin(Roll)0sin(Roll)cos(Roll)]]>。本专利技术进一步公开了一种地面点坐标测量装置，上述装置包括：坐标获取模块，用于实时获取RTK天线中点的GPS定位点的坐标(x1，y1，z1)；姿态获取模块，用于实时获取RTK倾角模块的姿态(Roll，Pitch，Yaw)；地面点坐标计算模块，用于根据上述坐标获取模块获取的天线中点的GPS定位点的坐标(x1，y1，z1)及上述姿态获取模块获取的倾角模块的姿态(Roll，Pitch，Yaw)，通过矢量变换计算地面点的坐标(x，y，z)。优选地，上述地面点坐标计算模块还用于确定地面点到天线中点的GPS定位点的矢量γ在导航坐标系n、第一载体坐标系b1、第二载体坐标系b2中对应的矢量γn、γb1、γb2及γn与γb1、γn与γb2的关系。本专利技术只需要RTK天线中点的GPS定位点坐标和倾角模块姿态就能直接计算出地面点坐标，计算简单，精度高，提高了RTK作业效率。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本专利技术的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1是本专利技术所述地面点坐标测量方法的优选实施例流程图；图2是本专利技术所述地面点坐标测量方法使用的空间示意图；图3是本专利技术所述地面点坐标测量装置的原理框图。具体实施方式为了使本专利技术所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白，以下结合附图和实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。如图1所示，是本专利技术所述地面点坐标测量方法的优选实施例流程图；如图2所示，是本专利技术所述地面点坐标测量方法使用的空间示意图；结合图1、图2，本专利技术所述地面点坐标的测量方法具体包括以下步骤：步骤S10：实时获取RTK天线中点的GPS定位点D1的坐标(x1，y1，z1)；步骤S20：实时获取RTK倾角模块的姿态(Roll，Pitch，Yaw)；倾角模块指示RTK天线中点的姿态，分别是横滚、俯仰和航向，倾角模块的姿态是相对于导航坐标系n而言的；步骤S30：根据所述天线中点的GPS定位点D1的坐标(x1，y1，z1)及倾角模块的姿态(Roll，Pitch，Yaw)，通过矢量变换计算地面点A’的坐标(x，y，z)。地面点A’为测量杆相对RTK主机倾斜β角度时，自由端指向的地面点。其中，RTK天线中点的GPS定位点D1的坐标(x1，y1，z1)、地面点A’的坐标(x，y，z)均是相对导航坐标系n而言的。本步骤具体包括以下步骤：步骤S301：令导航坐标系n为东北天，如图2所示，X、Y、Z表示导航坐标系n的三个坐标轴；令所述倾角模块的姿态为第一载体坐标系b1，对应图2中点D1、D2、D3对应的平面；令所述姿态模块绕测量杆顺时针旋转α角度，得到第二载体坐标系b2，即第二载体坐标系b2的Z轴与第一载体坐标系b1的Z轴重合，第一载体坐标系b1、第二载体坐标系b2均是相对于RTK磁传感器的三个轴而言的；令测量杆的杆长为L；步骤S302：确定地面点A’到天线中点的GPS定位点D1的矢量γ在导航坐标系n、第一载体坐标系b1、第二载体坐标系b2中对应的矢量γn、γb1、γb2及γn与γb1、γn与γb2的关系；根据步骤S301中的关系可知，γn=x1-xy1-yz1-z;---(1)]]>γb1=00L;---(2)]]>γb2=00L;---(3)]]>γn与γb1的关系为：γn=Cb1nγb1=Cb1n00L;---(4)]]>γn与γb2的关系为：γn=Cb2nγb2=Cb1nCb2b1γb2;---(5)]]>其中，为第二载体坐标系b2到第一载体坐标系b1的旋转矩阵；由于第二坐标系b2是第一坐标系b1绕Z轴旋α角度转得到的，故：Cb2b1=cosα-sinα0sin本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种地面点坐标测量方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：实时获取RTK天线中点的GPS定位点的坐标(x1，y1，z1)；实时获取RTK倾角模块的姿态(Roll，Pitch，Yaw)；根据所述天线中点的GPS定位点的坐标(x1，y1，z1)及倾角模块的姿态(Roll，Pitch，Yaw)，通过矢量变换计算地面点的坐标(x，y，z)。

【技术特征摘要】
1.一种地面点坐标测量方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：实时获取RTK天线中点的GPS定位点的坐标(x1，y1，z1)；实时获取RTK倾角模块的姿态(Roll，Pitch，Yaw)；根据所述天线中点的GPS定位点的坐标(x1，y1，z1)及倾角模块的姿态(Roll，Pitch，Yaw)，通过矢量变换计算地面点的坐标(x，y，z)。2.如权利要求1所述的地面点坐标测量方法，其特征在于，所述地面点为测量杆相对RTK主机倾斜β角度时，自由端指向的地面点。3.如权利要求1或2所述的地面点坐标测量方法，其特征在于，所述根据所述天线中点的GPS定位点的坐标(x1，y1，z1)及倾角模块的姿态(Roll，Pitch，Yaw)，通过矢量变换计算地面点的坐标(x，y，z)步骤具体包括以下步骤：步骤a：令导航坐标系n为东北天；令所述倾角模块的姿态为第一载体坐标系b1；令所述姿态模块绕测量杆顺时针旋转α角度，得到第二载体坐标系b2；令测量杆的杆长为L；步骤b：确定地面点到天线中点的GPS定位点的矢量γ在导航坐标系n、第一载体坐标系b1、第二载体坐标系b2中对应的矢量γn、γb1、γb2及γn与γb1、γn与γb2的关系；具体为：γn=x1-xy1-yz1-z;γb1=00L;γb2=00L;]]>γn与γb1的关系为：γn=Cb1nλb1=Cb1n00L;]]>γn与γb2的关系为：γn=Cb2nγb2=Cb1nCb2b1γb2=C...

【专利技术属性】
技术研发人员：王春华，刘念，殷红，
申请(专利权)人：深圳市华信天线技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44