一种倾斜测量初始航向角的获取方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种倾斜测量初始航向角的获取方法及装置，所述方法包括:对航向角进行初始化；在航向角进入初始化模式后，通过测量杆底部对应的地面点和惯性测量单元中心点的位置关系公式求解得到初始航向角。本发明专利技术通过对测量杆底部对应的地面点和惯性测量单元中心点的位置关系公式进行求解，能快速且精确的得到在倾斜测量中的初始航向角，且求出的航向角精度不受经验权重值的影响。角精度不受经验权重值的影响。角精度不受经验权重值的影响。

【技术实现步骤摘要】
V
tu
]T
是测量杆杆尖对应的速度；为惯性测量单元中心点到测量杆杆尖的杆臂值；臂值；为b系下的陀螺数据相对n系在b系下的投影，陀螺的输出数据，为n系下的陀螺数据相对i系在b系下的投影；为n系到b系下的转换矩阵。
[0011]可选的，还包括：对航向角进行初始化；
[0012]所述对航向角进行初始化步骤包括:
[0013]使测量杆长度以及测量杆底部对应的地面点的位置不变，变化测量杆顶端的位置和速度。可选的，所述对航向角进行初始化步骤后包括：
[0014]通过第一卡方分布检测模型判断航向角是否已进入初始化模式。
[0015]可选的，所述第一卡方分布检测模型满足以下公式：
[0016][0017]其中，表示n个历元在水平方向上速度的残差平方和；表示n个历元在天顶方向上速度的残差平方和；Chi_square表示卡方分布；stat为状态检测量，1表示通过检测，0表示未通过检测,n为自然数。
[0018]可选的，所述惯性测量单元中心点水平方向的速度残差平方和以及天顶方向的速度残差满足以下公式：
[0019][0020]其中，分别表示水平方向速度残差和天顶方向的速度残差。
[0021]可选的，还包括：根据第二卡方分布检测模型，判断初始航向角的精度。
[0022]可选的，所述第二卡方分布检测模型满足以下公式：
[0023][0024]其中，表示n个历元在东方向上位置的残差平方和；表示n个历元在北方向上位置的残差平方和；Chi_square表示卡方分布；stat为状态检测量，1表示通过检测，0表示未通过检测，n为自然数。
[0025]可选的，所述根据第二卡方分布检测模型，判断初始航向角的精度，包括：
[0026]在航向角进入初始化模式后，分别对惯性测量单元中心点n个历元在东方向上位
置的残差平方和以及n个历元在北方向上位置的残差平方和进行卡方分布检测，n为自然数；在n个历元在东方向上位置的残差平方和以及n个历元在北方向上位置的残差平方和进行卡方分布检测均通过卡方检测时，判断初始航向角满足精度要求。
[0027]第二方面，本专利技术实施例公开了一种倾斜测量初始航向角的获取装置，包括：
[0028]初始化模块，用于对航向角进行初始化；
[0029]初始航向角计算模块，用于在航向角进入初始化模式后，通过测量杆底部对应的地面点和惯性测量单元中心点的位置关系公式求解得到初始航向角，所述初始航向角其中，ψ为初始航向角；
[0030]所述测量杆底部对应的地面点和惯性测量单元中心点的位置关系公式满足以下公式：
[0031][0032]其中，是惯性测量单元中心点的位置；是惯性测量单元中心点的速度；P
t
＝[P
te P
tn P
tu
]T
是测量杆杆尖对应的位置；V
t
＝[V
te V
tn V
tu
]T
是测量杆杆尖对应的速度；为惯性测量单元中心点到测量杆杆尖的杆臂值；臂值；为b系下的陀螺数据相对n系在b系下的投影，陀螺的输出数据，为n系下的陀螺数据相对i系在b系下的投影；为n系到b系下的转换矩阵。
[0033]第三方面，本专利技术实施例公开了一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序在被处理器执行时，实现上述的倾斜测量初始航向角的获取方法。
[0034]相比现有技术，本专利技术的有益效果在于：
[0035]本专利技术通过对测量杆底部对应的地面点和惯性测量单元中心点的位置关系公式进行求解，能快速且精确的得到在倾斜测量中的初始航向角，且求出的航向角精度不受经验权重值的影响。
[0036]进一步的，通过采用保持测量杆底端静止不动，来回推动测量杆进行初始化的方法进行初始化。利用测量杆长度和测量杆底端触地点的位置及速度在摇动测量杆时不变的特性作为约束条件，利用多个历元下测量杆顶端IMU中心点的位置和速度信息，通过后方交会的原理求出航向角初值。该初始化方法操作简单灵活，且初始化时间较短，对初始化的场地限制比较小，例如，通过把测量杆底端放在一个地面点上摇动即可完成初始化，不需要测量人员拿着仪器直线走动一段距离进行初始化操作。
附图说明
[0037]图1为本专利技术一实施例提供的一种倾斜测量初始航向角的获取方法的流程示意图；
[0038]图2为本专利技术另一实施例提供的一种倾斜测量初始航向角的获取装置的结构示意
图；
[0039]图3为本专利技术另一实施例提供的一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
[0040]下面，结合附图以及具体实施方式，对本专利技术做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例：
[0041]实施例一：
[0042]请参照图1，示出了本专利技术的一种倾斜测量初始航向角的获取方法，包括:
[0043]步骤S1:对航向角进行初始化；
[0044]需要说明的是，RTK(Real
‑
time kinematic，实时动态差分法)定位技术是基于载波相位观测值的实时动态定位技术。RTK定位技术能够实时地提供测站点在指定坐标系中的三维定位结果，并达到厘米级精度，基于该RTK定位技术实现GPS测量的设备称为RTK测量设备。RTK测量设备包括测量杆和惯性测量单元，惯性测量单元包括测量物体三轴姿态角(或角速率)以及加速度的装置。在RTK作业模式下，基准站通过数据链将其观测值和测站坐标信息一起传送给流动站。流动站不仅通过数据链接收来自基准站的数据，还要采集GPS观测数据，并在系统内组成差分观测值进行实时处理，同时给出厘米级定位结果，历时不足一秒钟。
[0045]在实际运用中，可通过先将RTK系统解除固定，根据被置于待观测点处并处于测量位置的RTK系统的测量杆的倾斜角度，选择倾斜RTK测量模式。在倾斜RTK测量模式下时，通过将RTK系统中的测量杆进行摇动，以对航向角进行初始化。在进行航向角初始化的过程中，保持测量杆杆尖接触的地面点静止不动，摇动测量杆顶端。
[0046]步骤S2:在航向角进入初始化模式后，通过测量杆底部对应的地面点和惯性测量单元中心点的位置关系公式求解得到初始航向角，所述初始航向角其中，ψ为初始航向角；
[0047]所述测量杆底部对应的地面点和惯性测量单元中心点的位置关系公式满足以下公式：
[0048][0049]其中，其中，是惯性测量单元中心点的位置；是惯性测量单元中心点的速度；P
t
＝[P
te P
tn P
tu
]T
是测量杆杆尖对应的位置；V
t
＝[V
te V
tn V
tu
]T
是测量杆杆尖对应的速度；为惯性测量单元中心点到测量杆杆尖的杆臂值；臂值；为b系下的陀螺数据相对n系在b系下本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种倾斜测量初始航向角的获取方法，其特征在于，包括:在航向角进入初始化模式后，通过测量杆底部对应的地面点和惯性测量单元中心点的位置关系公式求解得到初始航向角，所述初始航向角其中，ψ为初始航向角；所述测量杆底部对应的地面点和惯性测量单元中心点的位置关系公式满足以下公式：其中，是惯性测量单元中心点的位置；是惯性测量单元中心点的速度；P
t
＝[P
te P
tn P
tu
]
T
是测量杆杆尖对应的位置；V
t
＝[V
te V
tn V
tu
]
T
是测量杆杆尖对应的速度；为惯性测量单元中心点到测量杆杆尖的杆臂值；值；为b系下的陀螺数据相对n系在b系下的投影，陀螺的输出数据，为n系下的陀螺数据相对i系在b系下的投影，为n系到b系下的转换矩阵；i为惯性坐标系，b为载体坐标系，n为地理坐标系。2.根据权利要求1所述的倾斜测量初始航向角的获取方法，其特征在于，所述在航向角进入初始化模式后，通过测量杆底部对应的地面点和惯性测量单元中心点的位置关系公式求解得到初始航向角步骤之前，还包括：对航向角进行初始化；所述对航向角进行初始化具体包括:使测量杆长度以及测量杆底部对应的地面点的位置不变，变化测量杆顶端的位置和速度。3.根据权利要求2所述的倾斜测量初始航向角的获取方法，其特征在于，所述对航向角进行初始化步骤之后，所述通过测量杆底部对应的地面点和惯性测量单元中心点的位置关系公式求解得到初始航向角步骤之前包括：通过第一卡方分布检测模型对航向角进行卡方检测，以判断航向角是否已进入初始化模式。4.根据权利要求3所述的倾斜测量初始航向角的获取方法，其特征在于，所述第一卡方分布检测模型满足以下公式：其中，表示惯性测量单元中心点n个历元在水平方向上速度的残差平方和；表示惯性测量单元中心点n个历元在天顶方向上速度的残差平方和；Chi_square表示卡方分布；stat为状态检测量，1表示通过检测，0表示未通过检测,n为自然数。
5.根据权利要求4所述的倾斜测量初始航向角的获取方法，其特征在于，所述惯性测量单元中心点水平方向的速度残差平方以及天顶方向的速度残差满足以下公式：其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡赣飞，陈源军，刘猛奎，
申请(专利权)人：广州市中海达测绘仪器有限公司，
类型：发明
国别省市：