GNSS接收机倾斜测量系统、方法、装置和存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术实施例公开了一种GNSS接收机倾斜测量系统和方法，该系统包括：惯性测量单元、GNSS接收机、处理器以及对中杆；所述惯性测量单元，用于测量所述GNSS接收机的第一姿态信息；所述GNSS接收机，用于测量第一位置信息；所述处理器，用于采用惯性导航机械编排算法以及卡尔曼滤波算法，根据接收的数据解算出第二位置信息和第二姿态信息。本发明专利技术实施例的技术方案，通过惯性测量单元和GNSS接收机分别获取姿态信息和位置信息，利用惯性导航机械编排算法推算GNSS接收机的位置、速度和姿态，并利用卡尔曼滤波算法计算出量测误差反馈修正上述推算结果，提高了GNSS接收机的获取精度，实现了对姿态、速度和位置的动态跟踪。

GNSS Receiver Tilt Measurement System, Method, Device and Storage Media

The embodiments of the present invention disclose a tilt measurement system for a GNSS receiver, which includes an inertial measurement unit, a GNSS receiver, a processor and a middle lever; an inertial measurement unit for measuring the first attitude information of the GNSS receiver; a GNSS receiver for measuring the first position information; and a processor for using an inertial navigation mechanical arrangement. According to the received data, the second position information and the second attitude information can be calculated. The technical scheme of the embodiment of the present invention obtains attitude information and position information respectively by the inertial measurement unit and the GNSS receiver, calculates the position, speed and attitude of the GNSS receiver by using the inertial navigation mechanical arrangement algorithm, and corrects the above calculation results by calculating the measurement error feedback using the Kalman filter algorithm, thus improving the acquisition accuracy of the GNSS receiver, and realizing the attitude and attitude of the GNSS receiver. Dynamic tracking of speed and position.

【技术实现步骤摘要】
GNSS接收机倾斜测量系统、方法、装置和存储介质
本专利技术实施例涉导航及定位领域，尤其涉及一种GNSS接收机倾斜测量系统、方法、装置和存储介质。
技术介绍
随着科技的不断进步，GNSS(GlobalNavigationSatelliteSystem，全球导航卫星系统)接收机被广泛应用于各种导航及定位设备中，作为一个位置获取装置，GNSS接收机可以较为准确的获取被测设备的位置信息，而倾斜测量技术的出现也使得GNSS接收机的测量精度和工作效率得到了大幅度提升。为了使GNSS接收机可以进行倾斜测量，通常在GNSS接收机中安装电子罗盘以进行测量，电子罗盘包括加速度计和磁力计，在此基础上有些还加装了陀螺仪，根据获取的俯仰角、横滚角和航向角生成方向余弦矩阵，实现空间矢量的坐标转换，将GNSS接收机的位置补偿至地面测量点，从而实现地面测量点的测量；另一种测量方法是基于空间交汇理论，通过晃动对中杆测量空间中多个点的位置，以对中杆长度作为约束条件进行空间交汇计算出测量点的位置。现有技术中，使用电子罗盘作为姿态获取装置，但是其精度较低，校正繁琐，可靠性差，同时，GNSS接收机由于本身结构以及地理环境等因素获取的位置信息也存在一定误差，另外，磁力计易受环境影响，例如，受电流或磁场等因素影响，且磁力计在每次使用前必须校正，其校正过程非常复杂。而基于空间交会理论的测量方法，受到空间点分布的几何结构影响，尤其是墙角等环境，空间点的分布受限，几何结构很差，测量点的精度不稳定，只能达到分米级的精度，且需要测量多个空间点才能完成倾斜测量。
技术实现思路
本专利技术实施例提供了一种GNSS接收机倾斜测量系统、方法和存储介质，以提高GNSS接收机倾斜测量的精度。第一方面，本专利技术实施例提供了一种GNSS接收机倾斜测量系统，该系统包括：惯性测量单元、GNSS接收机、处理器以及对中杆，所述对中杆连接所述GNSS接收机的底端中心并指向地面；所述惯性测量单元，设置于所述GNSS接收机的内部，用于测量所述GNSS接收机的第一姿态信息并发送至所述处理器；所述第一姿态信息包括加速度信息和角速度信息；所述GNSS接收机，用于测量所述GNSS接收机天线相位中心的第一位置信息并发送至所述处理器；所述第一位置信息包括第一位置坐标和第一速度；所述处理器，用于采用惯性导航机械编排算法以及卡尔曼滤波算法，对接收的所述第一姿态信息和所述第一位置信息进行数据处理，解算出所述GNSS接收机天线相位中心的第二位置信息和第二姿态信息，并结合所述对中杆的长度，计算所述对中杆的尖端位置坐标。第二方面，本专利技术实施例提供了一种GNSS接收机倾斜测量方法，应用于本专利技术任意实施例所述的GNSS接收机倾斜测量系统中，该方法包括：接收惯性测量单元测量的所述GNSS接收机的第一姿态信息，以及所述GNSS接收机测量的所述GNSS接收机天线相位中心的第一位置信息；采用惯性机械编排算法以及卡尔曼滤波算法，对接收的所述第一姿态信息和所述第一位置信息进行数据处理，解算出所述GNSS接收机的第二位置信息和第二姿态信息；根据所述GNSS接收机的第二位置信息和第二姿态信息，结合所述对中杆的长度，计算所述对中杆的尖端位置坐标。第三方面，本专利技术实施例提供了一种GNSS接收机倾斜测量装置，包括：第一位姿信息获取模块，用于接收惯性测量单元测量的所述GNSS接收机的第一姿态信息，以及所述GNSS接收机测量的所述GNSS接收机天线相位中心的第一位置信息；第二位姿信息获取模块，用于采用惯性机械编排算法以及卡尔曼滤波算法，对接收的所述第一姿态信息和所述第一位置信息进行数据处理，解算出所述GNSS接收机的第二位置信息和第二姿态信息；尖端坐标获取模块，用于根据所述GNSS接收机的第二位置信息和第二姿态信息，结合所述对中杆的长度，计算所述对中杆的尖端位置坐标。第四方面，本专利技术实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现本专利技术任意实施例所述的GNSS接收机倾斜测量方法。本专利技术实施例的技术方案，通过安装在GNSS接收机内的惯性测量单元获取了第一姿态信息，又通过GNSS接收机本身获取到第一位置信息，利用惯性导航机械编排算法推算GNSS接收机的位置、速度和姿态，利用卡尔曼滤波算法计算出量测误差，并通过量测误差反馈修正上述推算结果，从而获取到准确的位置、速度和姿态信息，提高了GNSS接收机的获取精度，实现了GNSS接收机对姿态、速度和位置的动态跟踪。附图说明图1是本专利技术实施例一提供的一种GNSS接收机倾斜测量系统的结构图；图2是本专利技术实施例二提供的一种GNSS接收机倾斜测量方法的流程图；图3A是本专利技术实施例三提供的一种GNSS接收机倾斜测量方法的流程图；图3B是本专利技术实施例三提供的本专利技术实施例的方法所适用的一种观测装置的结构图；图3C是本专利技术实施例三提供的本专利技术实施例的方法所适用的一种正六面体在基准水平面的放置方向图；图4是本专利技术实施例四提供的一种GNSS接收机倾斜测量方法的流程图；图5是本专利技术实施例五提供的一种GNSS接收机倾斜测量方法的流程图；图6是本专利技术实施例六提供的一种GNSS接收机倾斜测量装置的结构框图；具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本专利技术，而非对本专利技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本专利技术相关的部分而非全部结构。实施例一图1为本专利技术实施例一提供的一种GNSS接收机倾斜测量系统的结构框图，该系统包括：惯性测量单元100、GNSS接收机200、处理器300以及对中杆400，所述对中杆400连接所述GNSS接收机200的底端中心并指向地面。所述GNSS接收机200，用于测量所述GNSS接收机200天线相位中心的第一位置信息并发送至所述处理器400；所述第一位置信息包括第一位置坐标和第一速度。GNSS，即利用卫星实现定位、导航和监测等多种功能，现有的所有卫星导航系统，例如，GPS和北斗等卫星导航系统，均属于GNSS范畴；而GNSS接收机正是利用GNSS技术，用来对地表的位移进行长期在线的监测，当地表发生微小位移时，监测的数据也会进行变化，从而来监测地表的位移和速度情况。GNSS接收机依靠天线接收卫星电磁波信号，GNSS接收机内部的板卡根据接收到的电磁波信号计算出天线相位中心的位置坐标以及接收机的移动速度。对中杆400，即测量对中杆，其顶端连接GNSS接收机200的底端中心，其末端也即尖端指向并贴近地面，这样可以将GNSS接收机200获取的天线相位中心位置信息通过对中杆的传递变换到对中杆400的尖端位置，进而测得了地面该点的位置坐标。所述惯性测量单元100，设置于所述GNSS接收机200的内部，用于测量所述GNSS接收机200的第一姿态信息并发送至所述处理器400；所述第一姿态信息包括加速度信息和角速度信息。惯性测量单元(Inertialmeasurementunit，简称IMU)是用来测量物体的角速度以及加速度的装置。可选的，在本专利技术实施例中，惯性测量单元100具体可以包括：加速度计和陀螺仪；所述加速度计为三轴加速度计，所述陀螺仪为三轴陀螺仪，三轴加速度计用于获取加速度信号，三轴陀螺仪用于获取本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种GNSS接收机倾斜测量系统，其特征在于，包括：惯性测量单元、GNSS接收机、处理器以及对中杆，所述对中杆连接所述GNSS接收机的底端中心并指向地面；所述惯性测量单元，设置于所述GNSS接收机的内部，用于测量所述GNSS接收机的第一姿态信息并发送至所述处理器；所述第一姿态信息包括加速度信息和角速度信息；所述GNSS接收机，用于测量所述GNSS接收机天线相位中心的第一位置信息并发送至所述处理器；所述第一位置信息包括第一位置坐标和第一速度；所述处理器，用于采用惯性导航机械编排算法以及卡尔曼滤波算法，对接收的所述第一姿态信息和所述第一位置信息进行数据处理，解算出所述GNSS接收机天线相位中心的第二位置信息和第二姿态信息，并结合所述对中杆的长度，计算所述对中杆的尖端位置坐标。

【技术特征摘要】
1.一种GNSS接收机倾斜测量系统，其特征在于，包括：惯性测量单元、GNSS接收机、处理器以及对中杆，所述对中杆连接所述GNSS接收机的底端中心并指向地面；所述惯性测量单元，设置于所述GNSS接收机的内部，用于测量所述GNSS接收机的第一姿态信息并发送至所述处理器；所述第一姿态信息包括加速度信息和角速度信息；所述GNSS接收机，用于测量所述GNSS接收机天线相位中心的第一位置信息并发送至所述处理器；所述第一位置信息包括第一位置坐标和第一速度；所述处理器，用于采用惯性导航机械编排算法以及卡尔曼滤波算法，对接收的所述第一姿态信息和所述第一位置信息进行数据处理，解算出所述GNSS接收机天线相位中心的第二位置信息和第二姿态信息，并结合所述对中杆的长度，计算所述对中杆的尖端位置坐标。2.根据权利要求1所述的GNSS接收机倾斜测量系统，其特征在于，所述惯性测量单元具体包括：加速度计和陀螺仪。3.一种GNSS接收机倾斜测量方法，应用于如权利要求1-2任一项所述的GNSS接收机倾斜测量系统中，其特征在于，包括：接收惯性测量单元测量的所述GNSS接收机的第一姿态信息，以及所述GNSS接收机测量的所述GNSS接收机天线相位中心的第一位置信息；采用惯性机械编排算法以及卡尔曼滤波算法，对接收的所述第一姿态信息和所述第一位置信息进行数据处理，解算出所述GNSS接收机的第二位置信息和第二姿态信息；根据所述GNSS接收机的第二位置信息和第二姿态信息，结合所述对中杆的长度，计算所述对中杆的尖端位置坐标。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，采用惯性机械编排算法以及卡尔曼滤波算法，对接收的所述第一姿态信息和所述第一位置信息进行数据处理，解算出所述GNSS接收机的第二位置信息和第二姿态信息，包括：根据所述惯性测量单元提供的第一姿态信息，利用惯性机械编排算法计算获得第三位置信息和第三姿态信息；利用卡尔曼滤波算法，将所述第三位置信息和第三姿态信息以及所述GNSS接收机提供的所述第一位置信息，进行数据融合，获取量测误差；根据所述量测误差对所述第三位置信息和第三姿态信息进行修...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓海峰，贾倩，郑丹丹，李刚，张永乐，梅松强，台磊，赵何芳，
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