一种动态定位系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种动态定位系统，包括：用于获取动态观测站的空间位置信息和脉冲激光测距单元发射激光脉冲信号时刻的GPS时间的卫星定位单元；用于获取动态观测站与目标点之间距离信息的脉冲激光测距单元；与所述卫星定位单元和脉冲激光测距单元连接，用于同步控制卫星定位单元和脉冲激光测距单元的同步控制单元；用于获取动态观测站的姿态信息时序，并根据姿态信息时序计算所述激光脉冲信号发射时刻动态观测站的姿态信息的姿态测量单元；与所述卫星定位单元、脉冲激光测距单元和姿态测量单元分别连接，用于计算目标点空间位置信息的数据采集与处理单元。本实用新型专利技术能够实现对不宜或不易到达的目标物的定位，并能提高动态定位的定位精度。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及测绘中的定位
，尤其涉及一种动态定位系统。
技术介绍
现有的GPS与激光测距技术集成应用的开发大部分都是基于GPS与三维激光扫描仪的集成应用。美国，加拿大，瑞典，日本，荷兰等国家都陆续研发出相关陆地移动测试产品，例如美国俄亥俄州立大学的GPS Van系统，卡尔加里大学的VISATTM系统，慕尼黑联邦军事大学的KISSTM系统，瑞典的Top Eye机载系统，美国的Cyra系统，法国Riegl公司的小型地面系统等。我国也研发出了同类产品，例如武汉测绘科技大学地球空间信息技术开发组开发的激光扫描测量系统，中国测绘科学开发院四维公司研发的三维影像扫描测量系 统等。然而，现有的GPS与激光测距技术集成产品普遍存在固定投资大、灵活性差、目标针对性不强、数据采集量大、生产工艺复杂的缺陷。同时，这些产品对移动载体的运动速度及其平台稳定性等具有较高要求，使得在高动态移动载体平台条件下获取目标空间位置信息时，例如，基于船载平台获取海岛礁位置信息时，其应用将受到很大程度的限制。由于受脉冲激光测距技术的延迟时间、有效距离、精度限制等影响，GPS与脉冲激光测距技术的同步集成还处于空白状态。现有的GPS与脉冲激光测距仪集成的产品很少，超站仪是较为相近的一款产品。超站仪是GPS和全站仪结合的新型测绘仪器，它集成了全站仪与GPS的大部分功能，可以实现无地面控制的地面测量，具有定位精度高、劳动强度低的优势，已经在很多测量领域得到了广泛应用。但该设备不能实现对目标的动态定位，且需要棱镜辅助才能实现长距离量程，这在很大程度上使得该设备无法在动态平台上满足各种目标动态定位需求。此外，超站仪本身无法适应移动载体移动过程中基座不置平的问题，无法在移动载体上实施测量功能，不能实现快速移动测量功能。尤其，对于一些无法确立站标的地段，例如不能登陆的岛屿，火山口，塌陷区域、危险禁区等，无棱镜反射测量的量程显得过短，不能满足危险地段与军事目标的测设要求。
技术实现思路
(一 )要解决的技术问题本技术要解决的技术问题是提供一种动态定位系统，其能够实现对不宜或不易到达的目标物的定位，并能提高动态定位的定位精度。( 二 )技术方案为解决上述问题，本技术提供了一种动态定位系统，包括用于获取动态观测站与目标点之间距离信息的脉冲激光测距单元；用于获取动态观测站的空间位置信息和脉冲激光测距单元发射激光脉冲信号时刻的GPS时间的卫星定位单元；与所述卫星定位单元和所述脉冲激光测距单元连接，用于同步控制所述卫星定位单元和所述脉冲激光测距单元的同步控制单元；用于获取动态观测站的姿态信息时序，并根据所述姿态信息时序计算所述激光脉冲信号发射时刻动态观测站的姿态信息的姿态测量单元；与所述卫星定位单元、脉冲激光测距单元和姿态测量单元分别连接，用于计算目标点空间位置信息的数据采集与处理单元。优选地，系统还包括用于输入控制指令，并为显示所述目标点的空间位置信息的输入输出单兀。优选地，所述卫星定位单元包括GPS双频OEM板和GPS天线。优选地，所述脉冲激光测距单元为长距离低延迟脉冲激光测距仪。优选地，所述姿态测量单元为三维数字罗盘。优选地，所述输入输出单元包括防水防盐雾的键盘和显示屏。优选地，所述数据采集与处理单元包括多串口集成板和防水防盐雾掌上电脑。(三)有益效果本技术动态定位系统通过采用脉冲激光测距单元实现了无棱镜辅助下长距离作用范围的主动式动态定位，能够对不宜或不易到达的目标物进行定位；本技术基于动态观测站的空间位置信息、脉冲激光测距单元的测距信息及其发射激光脉冲信号时刻的时间信息，以及动态观测站的姿态信息来计算目标点的空间位置信息，提高了移动动态定位的精度。附图说明图I为本技术实施方式中所述动态定位系统的目标点遥测定位原理图；图2为本技术实施方式中所述动态定位系统的结构示意图。具体实施方式以下结合附图和实施例，对本技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本技术，但不用来限制本技术的范围。本技术基于目标点遥测定位原理，采用空间测距/测角交汇定位。图I为本技术的定位原理图。如图I所示，假设O、P分别为待测目标点，载有根据本技术的集成GPS和脉冲激光测距的全方向免接触式多目标动态定位仪的作业平台沿轨迹线A-B-C-D-E-F移动。在移动过程中，定位仪依次在A点-F点处分别进行GPS定位测量、平台姿态测量以及平台动态观测站至目标点O、P的激光测距测量；通过GPS提供的时空基准信息，对观测信息进行采集与同步，形成多目标多测站多历元观测数据，最终通过测边/测角交会定位原理确定目标点空间位置。如图2所示，本技术所述的一种动态定位系统，包括用于获取动态观测站与目标点之间距离信息的脉冲激光测距单元I ;用于获取动态观测站的空间位置信息和脉冲激光测距单元I发射激光脉冲信号时刻的GPS时间的卫星定位单元2 ；与所述卫星定位单元2和所述脉冲激光测距单元I连接，用于同步控制所述卫星定位单元2和所述脉冲激光测距单元I的同步控制单元3 ；用于获取动态观测站的姿态信息时序，并根据所述姿态信息时序计算所述激光脉冲信号发射时刻动态观测站的姿态信息的姿态测量单元4 ；与所述卫星定位单元2、脉冲激光测距单元I和姿态测量单元4分别连接，用于计算目标点空间位置信息的数据采集与处理单元5。优选地，系统还包括用于输入控制指令，并为显示所述目标点的空间位置信息的输入输出单兀6。优选地，所述卫星定位单元2包括GPS双频OEM板和GPS天线。优选地，所述脉冲激光测距单元I为长距离低延迟脉冲激光测距仪。优选地，所述姿态测量单元4为三维数字罗盘。优选地，所述输入输出单元6包括防水防盐雾的键盘和显示屏。优选地，所述数据采集与处理单元5包括多串口集成板和防水防盐雾掌上电脑。由于本技术动态定位系统在动态作业条件下工作，需要将各种测量信息统一到相同的时刻。同步控制单元为动态环境目标量测定位提供高精度的时间同步。具体实施过程中，可以通过脉冲信号同步控制卫星定位单元和脉冲激光测距单元来实现GPS定位与激光测距的同步量测。该同步控制单元的基本原理为，通过触发激光控制按钮产生两路时间同步脉冲信号，一路脉冲触发卫星定位单元进行定位(获取动态观测站空间位置坐标)和授时(获取GPS时间)；另一路脉冲触发脉冲激光测距单元获取测距信息。本技术的脉冲激光测距单元，通过测量激光脉冲信号发射和经目标点反射后再次接收之间的时间差，来获取动态观测站与目标点的测距信息。具体实施过程中，脉冲激光测距单元可以为长距离低延迟脉冲激光测距仪，其无需在目标点处架设反射棱镜进行辅助测量，使得目标点选择机动灵活，具有很好的主动性。优选地，可使用美国制造的CountXLR激光测距仪，其作用距离可达1800米，测距精度为0. Im,能够满足对于某些无法确立站标的地段(例如，不能登陆的岛屿，火山口，塌陷区域、危险禁区等)的无棱镜辅助测量。本技术的卫星定位单元用于获取时空基准信息，包括动态观测站的GPS定位信息(动态观测站的三维坐标)和GPS时间信息。具体实施过程中，卫星定位单元可以通过GPS双频OEM板和GPS天线实现。GPS双频OEM板具有接收GPS信号、处理信号、输出观测数据和定本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种动态定位系统，其特征在于，包括：用于获取动态观测站与目标点之间距离信息的脉冲激光测距单元(1)；用于获取动态观测站的空间位置信息和脉冲激光测距单元(1)发射激光脉冲信号时刻的GPS时间的卫星定位单元(2)；与所述卫星定位单元(2)和所述脉冲激光测距单元(1)连接，用于同步控制所述卫星定位单元(2)和所述脉冲激光测距单元(1)的同步控制单元(3)；用于获取动态观测站的姿态信息时序，并根据所述姿态信息时序计算所述激光脉冲信号发射时刻动态观测站的姿态信息的姿态测量单元(4)；与所述卫星定位单元(2)、脉冲激光测距单元(1)和姿态测量单元(4)分别连接，用于计算目标点空间位置信息的数据采集与处理单元(5)。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李得海，秘金钟，章传银，党亚民，李谦，杨强，谭瑞，李源，谷守周，方书山，
申请(专利权)人：中国测绘科学研究院，
类型：实用新型
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