激光GNSS-RTK全站仪坐标转换方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了激光GNSS

【技术实现步骤摘要】
激光GNSS
‑
RTK全站仪坐标转换方法及装置


[0001]本专利技术涉及GNSS
‑
RTK工程测量领域。更具体地说，本专利技术涉及一种激光GNSS
‑
RTK全站仪坐标转换方法及装置。

技术介绍

[0002]随着现代科学技术的发展和革新，在工程测量行业的测绘作业中，已经广泛的使用GNSS
‑
RTK测量技术。全站型GNSS
‑
RTK技术的出现，不但使仪器无需对中即可获取待测目标点的三维坐标数据，而且可以测量高陡坎、房屋拐点、桥底等隐蔽区域的待测目标点，优化了工程测量的工作方式，提高了工作效率。传统的三维坐标变换一般都是以小角度为目标，而将转动矩阵简化成一个线性模型，从而使其求解更为简便，而在GNSS
‑
RTK转换模型中，坐标转换模型常常是非线性的，坐标转换参数求解难度较大，旋转矩阵较难确定，使得GNSS
‑
RTK模型转换效率较低，从而影响待测目标点的点位精度。因此，亟需设计一种能够一定程度克服上述缺陷的技术方案。

技术实现思路

[0003]本专利技术的一个目的是提供一种激光GNSS
‑
RTK全站仪坐标转换方法及装置，解决了GNSS
‑
RTK模型转换效率较低的问题，提升了待测点的点位精度。
[0004]为了实现本专利技术的这些目的和其它优点，根据本专利技术的一个方面，本专利技术提供了激光GNSS
‑
RTK全站仪坐标转换方法，包括：S1：获取RTK天线相位中心的三维坐标；S2：将RTK天线相位中心的三维坐标转换为激光发射点的三维坐标，并通过坐标转换方程计算坐标转换参数，在计算所述坐标转换参数的过程中用罗德里格矩阵代替旋转矩阵；S3：根据所述坐标转换参数，计算激光束和铅垂线的夹角和激光束的坐标方位角；S4：利用激光测距仪获取待测点至激光发射点的距离，结合激光束和铅垂线的夹角、激光束的坐标方位角和RTK天线相位中心至激光发射点的距离，得到待测点的三维坐标。
[0005]进一步地，所述坐标转换方程为：
[0006][0007]其中，RTK天线相位中心的三维坐标为(X
A
，Y
A
，Z
A
)，激光测距仪的三维坐标为(X
B
，Y
B
，Z
B
)，R
ω
为旋转矩阵，R
ω
＝R
z
(ψ)R
y
(θ)R
x
(φ)，ψ,θ,φ为旋转参数，T
X
,T
Y
,T
Z
为平移参数，m为尺度参数。
[0008]进一步地，坐标转换参数的获得方法包括：
[0009]设计反对称矩阵S，其中，a,b,c相互独立；
[0010]建立罗德里格矩阵R：
[0011]其中，Δ＝1+a2+b2+c2；
[0012]利用(E+S)R
‑1，对所述坐标转换方程进行变换，得到：
[0013][0014]展开变换后的所述坐标转换方程，加入相应的改正数，得到误差方程的一般形式，其中，k＝1+m；
[0015][0016]将误差方程按照泰勒级数在展开，得到矩阵方程，其中，展开，得到矩阵方程，其中，a0,b0,c0,k0分别为坐标转换参数T
X,
T
Y
,T
Z,
a,b,c,k的假设近似解；
[0017]其中，
[0018][0019]所述矩阵方程法方程的解为：
[0020][0021]利用最小二乘迭代法计算出坐标转换参数的最优解(T
X
，T
Y
，T
Z
，a，b，c，k)。
[0022]进一步地，根据罗德里格矩阵和旋转矩阵的对应关系，得到ψ,θ,φ的值，
[0023][0024]计算激光束和铅垂线的夹角i和激光束的坐标方位角α，i＝arccos(cosφcosθ)；α＝arctan((cosψsinθcosφ+sinψsinφ)/(sinψsinθcosφ
‑
cosψsinφ。
[0025]进一步地，待测点的坐标为(X,Y,Z)，X＝X
A
+L
′
·
cosα，Y＝Y
A
+L
′
·
sinα，Z＝Z
A
‑
L
·
cosi，d为RTK天线相位中心和激光发射点的距离，L＝L
OS
+d，L
OS
为待测点至激光发射点的距离，L为RTK天线相位中心与待测点的距离。
[0026]本专利技术还提供了激光GNSS
‑
RTK全站仪坐标转换装置，包括：处理器；存储器，其存储有可执行指令；其中，所述处理器被配置为执行所述可执行指令，以执行所述的激光GNSS
‑
RTK全站仪坐标转换方法。
[0027]本专利技术至少包括以下有益效果：
[0028]本专利技术利用罗德里格矩阵去构造旋转矩阵，采用最小二乘迭代法获取坐标转换参数，坐标转换模型是非线性的，解决了坐标转换参数求解难度大、旋转矩阵难以确定的问题，避免了坐标转换过程中复杂的三角函数运算，解决了全站型激光GNSS
‑
RTK转换模型效率低的问题，使GNSS
‑
RTK在工程测量时能够获取更加精确的三维坐标，提高工程测量效率。
[0029]本专利技术的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本专利技术的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
[0030]图1为本专利技术的流程图；
[0031]图2为全站型激光GNSS
‑
RTK接收机的结构示意图；
[0032]图3为全站型激光GNSS
‑
RTK接收机与高斯平面坐标系的位置关系图；
[0033]图4为高斯平面坐标系下全站型激光GNSS
‑
RTK接收机与待测点的位置关系图。
具体实施方式
[0034]下面结合附图对本专利技术做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
[0035]应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
[0036]如图2所示，全站型激光GNSS
‑
RTK设备包括1
‑
惯导RTK接收机；2
‑
激光测距仪；3
‑
对中杆；4
‑
手簿；5
‑
天线相位中心，激光测距仪2被整合到惯导RTK接收器1中，该惯导RTK接收器1的天线相位中心与激光测距仪2的连线和对中杆3相一致，并且两个点之间的距本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.激光GNSS
‑
RTK全站仪坐标转换方法，其特征在于，包括：S1：获取RTK天线相位中心的三维坐标；S2：将RTK天线相位中心的三维坐标转换为激光发射点的三维坐标，并通过坐标转换方程计算坐标转换参数，在计算所述坐标转换参数的过程中用罗德里格矩阵代替旋转矩阵；S3：根据所述坐标转换参数，计算激光束和铅垂线的夹角和激光束的坐标方位角；S4：利用激光测距仪获取待测点至激光发射点的距离，结合激光束和铅垂线的夹角、激光束的坐标方位角和RTK天线相位中心至激光发射点的距离，得到待测点的三维坐标。2.如权利要求1所述的激光GNSS
‑
RTK全站仪坐标转换方法，其特征在于，所述坐标转换方程为：其中，RTK天线相位中心的三维坐标为(X
A
，Y
A
，Z
A
)，激光测距仪的三维坐标为(X
B
，Y
B
，Z
B
)，R
ω
为旋转矩阵，R
ω
＝R
z
(ψ)R
y
(θ)R
x
(φ)，ψ,θ,φ为旋转参数，T
X
,T
Y
,T
Z
为平移参数，m为尺度参数。3.如权利要求1所述的激光GNSS
‑
RTK全站仪坐标转换方法，其特征在于，坐标转换参数的获得方法包括：设计反对称矩阵S，其中，a,b,c相互独立；建立罗德里格矩阵R：其中，Δ＝1+a2+b2+c2；利用(E+S)R
‑1，对所述坐标转换方程进行变换，得到：展开变换后的所述坐标转换方程，加入相应的改正数，得到误差方程的一般形式，其中，k＝1+m：
将误差方程按照泰勒级数在展开，得到矩阵方程，其中，展开，得到矩阵方程，其中，a0,b0,c0,k0分别为坐标转换...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱强，宋晓辉，周国清，唐嘉志，唐诗华，
申请(专利权)人：桂林理工大学，
类型：发明
国别省市：