一种用于高精度测绘一体机的倾斜测量方法技术

本发明专利技术涉及测绘技术领域，本发明专利技术提供了一种用于高精度测绘一体机的倾斜测量方法，所述倾斜测量方法包括：带有载波相位差分定位(RTK)功能的测绘一体机输出带有定位标志的定位信息；测绘一体机的倾斜测量模块获取若干个不同位置的定位信息并根据定位标志判断该定位信息是否可以用来进行下一步计算，若可以，根据合格的定位信息进行最小二乘球拟合得到最终的对中杆底部被测点的位置。本发明专利技术实现了测绘一体机的倾斜测量，使用过程简单，测量精度高且不受外部环境因素干扰。

A method of tilt measurement for high precision surveying and mapping machine

【技术实现步骤摘要】
一种用于高精度测绘一体机的倾斜测量方法
本专利技术涉及测绘
，尤其涉及一种用于高精度测绘一体机的倾斜测量方法。
技术介绍
GNSS(卫星导航)测绘一体机广泛应用与各种测绘测量领域。在测绘过程中，为保证被测点的位置精度，要求测绘一体机依照物理水平气泡的指示进行对中操作，而采用对中操作成为过程相对繁琐、技术难度大、且易造成误差的工作过程。如果测绘一体机带有倾斜测量功能，使得测绘人员无需物理水平气泡对中即可实现精确的位置测量，将大大简化测绘人员的劳动强度并提升效率。目前倾斜测量补偿功能均集成于高端GNSS测绘一体机内，例如以美国trimble公司的R10为代表，由于技术难度及保密原因，倾斜测量功能不存在独立单元产品，所以倾斜测量功能不能被普遍应用一般GNSS测绘一体机中，并且，传统的倾角传感器由于体积较大、精度较低，且功能形式与测绘一体机应用差别很大，无法应用于测绘一体机的倾斜测量补偿。综上所述，现有技术中存在测绘一体机不能倾斜测量导致测量过程繁琐以及测量误差大的问题。
技术实现思路
本专利技术提供了一种用于高精度测绘一体机的倾斜测量方法，旨在解决针对现有技术中存在测绘一体机不能倾斜测量导致测量过程繁琐以及测量误差大的问题，具体方案为：一种用于高精度测绘一体机的倾斜测量方法，所述倾斜测量方法包括：带有载波相位差分定位(RTK)功能的测绘一体机输出带有定位标志的定位信息；测绘一体机的倾斜测量模块获取若干个不同位置的定位信息并根据定位标志判断该定位信息是否可以用来进行下一步计算，若可以，根据合格的定位信息进行最小二乘球拟合得到最终的对中杆底部被测点的位置。上述的倾斜测量方法，其中，带有载波相位差分定位(RTK)功能的测绘一体机输出标准的NMEA0183协议的GPGGA语句。上述的倾斜测量方法，其中，根据测绘一体机输出标准的NMEA0183协议的GPGGA语句中的定位标志判断该定位信息是否准确可用，定位标志判断定位结果判断可用的情况为：差分定位解状态为固定解。如权利要求1所述的倾斜测量方法，其特征在于，测绘一体机的倾斜测量模块获取至少4个不同位置点的定位信息；各不同位置点的位置分布越广、可用位置信息越多，计算精度越高。如权利要求1所述的倾斜测量方法，其特征在于，测绘一体机的中杆在测量过程中的长度为固定不能更改，且对中杆底部不能移动。如权利要求1所述的倾斜测量方法，其特征在于，将所述定位信息通过最小二乘球拟合进行计算，直接输出对中杆底部的位置信息。上述的倾斜测量方法，其中，所述最小二乘球拟合具体为：设拟合非完整球面的最小二乘球的方程式为(x-a)2+(y-b)2+(z-c)2＝R2，展开并整理得：x2+y2+z2+2ax+2by+2cz+d＝0；无量纲值d＝a2+b2+c2-R2；实际方程式可能会不等于零，即式中，ki为实际非完整球面上各采样点与拟合最小二乘球球面上相应点的函数偏差值，当为最小时，拟合的最小二乘球逼近实际非完整球，根据求最小值的方法，由得到一组未知数为a,b,c,d的线性方程组并用最小二乘法求解，得到球心坐标a,b,c即为对中杆底部位置坐标，球半径即为杆长其中，a,b,c分别为RTK解算得到的对中杆底部位置的经度、纬度和高度坐标值，xi、yi、zi为测量中中杆顶部接收机所在位置的经纬度坐标，F为非完整球面上各采样点与拟合最小二乘球球面上相应偏差值的平方和函数。本专利技术的优点在于：1、本专利技术所述的倾斜测量方法只需要带有载波相位差分功能的高精度测绘一体机即可，不需要额外的硬件成本。3、本专利技术所述的倾斜测量方法与传统的通过测量接收机姿态角信息的倾斜测量模块相比，不受任何外部环境(磁干扰、温度变化等)影响。4、本专利技术所述的倾斜测量方法与传统的倾斜测量方法相比，不需要事先进行水平校准、磁校准，可以做到随时测量，操作方法简单。5、本专利技术所述的倾斜测量方法与传统的倾斜测量方法相比，对中杆底部位置的测量精度取决于载波相位差分定位精度，测量结果更稳定、测量精度更高。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术一种实施例提供的一种用于高精度测绘一体机的倾斜测量方法的流程图。具体实施方式在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本专利技术更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本专利技术可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本专利技术发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。为了彻底理解本专利技术，将在下列的描述中提出详细的步骤以及详细的结构，以便阐释本专利技术的技术方案。本专利技术的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本专利技术还可以具有其他实施方式。目前，用于测绘的不带有倾斜测量功能的测绘一体机需要对中操作来完成对中杆底部位置坐标的测量，带有倾斜测量功能的一般需要测量接收机的姿态角来推算对中杆底部位置坐标的测量。前者在不能对中(墙角)的情况下很难完成准确的位置测量工作，后者在磁环境有干扰或温度变化的情况下测量精度差而且不稳定。在此本专利技术提供了一种用于高精度测绘一体机的倾斜测量方法，能够满足抗干扰能力强、测量精度高、稳定性好的要求。在本实施例中，本专利技术提供了一种用于高精度测绘一体机的倾斜测量方法，参照图1，包括如下步骤：步骤1：通过带有载波相位差分定位(RTK)功能的高精度测绘一体机输出标准的NMEA0183协议的GPGGA语句；步骤2：获取接收机相对对中杆底部若干个不同位置，所述若干个不同位置不得少于4个点的位置信息，且各点的位置分布越广、可用位置信息越多计算精度越高。所述步骤2中还包括倾斜测量中对中杆在使用过程中的长度为固定不能更改，对中杆底部不能移动。步骤3：通过高精度测绘一体机输出标准的NMEA0183协议的GPGGA语句中的定位状态及卫星数量等条件判断该定位结果是否准确可用；所述步骤3中的定位标志判断定位结果可用的情况为差分定位解状态为固定解。步骤4：将所述可用的定位信息通过最小二乘球拟合进行计算，直接输出对中杆底部的位置信息。具体的，步骤4中所述最小二乘球拟合具体为：设拟合非完整球面的最小二乘球的方程式为(x-a)2+(y-b)2+(z-c)2＝R2，展开并整理得：x2+y2+z2+2ax+2by+2cz+d＝0；无量纲值d＝a2+b2+c2-R2；实际方程式可能会不等于零，即式中，ki为实际非完整球面上各采样点与拟合最小二乘球球面上相应点的函数偏差值，当为最小时，拟合的最小二乘球逼近实际非完整球，根据求最小值的方法，由得到一组未知数为a,b,c,d的线性方程组并用最小二乘法求解，得到球心坐标a,b,c即为对中杆底部位置坐标，球半径即为杆长其中，a,b,c分别为RTK解算得到的对中杆底部位置的经度、纬度和高度坐标值，xi、yi、zi为测量中中杆顶部接收机所在位置的经纬度坐标，F为非完整球面上各采样点与拟合最小二乘球球面上相应偏差值的平方和函数。本专利技术旨为GNSS测绘一体机及相关产品提供一种具具有高精度倾斜测量功能的产品，本专利技术旨在帮助GNSS本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于高精度测绘一体机的倾斜测量方法，其特征在于，所述倾斜测量方法包括：带有载波相位差分定位(RTK)功能的测绘一体机输出带有定位标志的定位信息；测绘一体机的倾斜测量模块获取若干个不同位置的定位信息并根据定位标志判断该定位信息是否可以用来进行下一步计算，若可以，根据合格的定位信息进行最小二乘球拟合得到最终的对中杆底部被测点的位置。

【技术特征摘要】
1.一种用于高精度测绘一体机的倾斜测量方法，其特征在于，所述倾斜测量方法包括：带有载波相位差分定位(RTK)功能的测绘一体机输出带有定位标志的定位信息；测绘一体机的倾斜测量模块获取若干个不同位置的定位信息并根据定位标志判断该定位信息是否可以用来进行下一步计算，若可以，根据合格的定位信息进行最小二乘球拟合得到最终的对中杆底部被测点的位置。2.如权利要求1所述的倾斜测量方法，其特征在于，带有载波相位差分定位(RTK)功能的测绘一体机输出标准的NMEA0183协议的GPGGA语句。3.如权利要求2所述的倾斜测量方法，其特征在于，根据测绘一体机输出标准的NMEA0183协议的GPGGA语句中的定位标志判断该定位信息是否准确可用，定位标志判断定位结果判断可用的情况为：差分定位解状态为固定解。4.如权利要求1所述的倾斜测量方法，其特征在于，测绘一体机的倾斜测量模块获取至少4个不同位置点的定位信息；各不同位置点的位置分布越广、可用位置信息越多，计算精度越高。5.如权利要求1所述的倾斜测量方法，其特征在于，测绘一体机的中杆在测量过程...

【专利技术属性】
技术研发人员：张兴智，王超，张沛尧，刘超，邱烺，杨荣仕，朱魁华，邢超，
申请(专利权)人：上海华测导航技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31