一種基于球面模型的rtk傾斜測(cè)量裝置的制造方法
【專利摘要】本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N基于球面模型的RTK傾斜測(cè)量裝置，包括對(duì)中桿，所述對(duì)中桿的底部接觸待測(cè)量點(diǎn)；與所述對(duì)中桿相交設(shè)置的支撐圓盤，所述支撐圓盤的邊緣部分設(shè)置有至少一個(gè)GPS接收機(jī)，所述GPS接收機(jī)用于測(cè)量當(dāng)前所述GPS接收機(jī)所在位置的坐標(biāo)；其中，設(shè)置有所述GPS接收機(jī)的支撐圓盤的邊緣部分能夠以所述對(duì)中桿為軸作軸向運(yùn)動(dòng)。本申請(qǐng)?zhí)峁┑幕谇蛎婺Ｐ偷腞TK傾斜測(cè)量裝置不要求對(duì)中桿必須始終保持豎直，而獲得的對(duì)中桿底部接觸的待測(cè)量點(diǎn)的坐標(biāo)的準(zhǔn)確度、精度相比于現(xiàn)有技術(shù)大大提高。
【專利說(shuō)明】
-種基于球面模型的RTK傾斜測(cè)量裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本申請(qǐng)?jiān)O(shè)及測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，設(shè)及一種基于球面模型的RTK(Real Time Kinematic，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)差分法)傾斜測(cè)量裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 在實(shí)現(xiàn)對(duì)碎步點(diǎn)的測(cè)量時(shí)，現(xiàn)有技術(shù)通常利用GPS-RTK進(jìn)行測(cè)量。
[0003] GPS-RTK在測(cè)量過(guò)程中，需要保證對(duì)中桿的豎直，而由于水準(zhǔn)氣泡的制作工藝要 求、外界環(huán)境的變化影響W及操作人員本身操作水平的限制等，均無(wú)法保證對(duì)中桿始終保 持豎直，且對(duì)于一些位置較偏僻不好測(cè)量的碎步點(diǎn)，如墻角等，GPS信號(hào)會(huì)由于墻壁的遮擋 而使得GPS-RTK無(wú)法接收到，此時(shí)為了接收到GI^信號(hào)，操作人員也會(huì)故意讓GPS-RTK的對(duì)中 桿作出一定的傾斜角度來(lái)尋找接收GPS信號(hào)。因此，現(xiàn)有技術(shù)在利用GPS-RTK對(duì)該類待測(cè)量 點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量時(shí)，測(cè)得的待測(cè)量點(diǎn)的測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度較低。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004] 基于此，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N基于球面模型的RTK傾斜測(cè)量裝置，W解決現(xiàn)有技術(shù)中利 用GPS-RTK進(jìn)行測(cè)量時(shí)測(cè)得的測(cè)量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度較低的問(wèn)題。技術(shù)方案如下：
[0005] 本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N基于球面模型的RTK傾斜測(cè)量裝置，包括：
[0006] 對(duì)中桿，所述對(duì)中桿的底部接觸待測(cè)量點(diǎn)；
[0007] 與所述對(duì)中桿相交設(shè)置的支撐圓盤，所述支撐圓盤的邊緣部分設(shè)置有至少一個(gè) GPS接收機(jī)，所述GPS接收機(jī)用于測(cè)量當(dāng)前所述GPS接收機(jī)所在位置的坐標(biāo)；
[000引其中，設(shè)置有所述GPS接收機(jī)的支撐圓盤的邊緣部分能夠W所述對(duì)中桿為軸作軸 向運(yùn)動(dòng)。
[0009] 優(yōu)選地，所述對(duì)中桿的底部包括底部尖端，所述底部尖端接觸所述待測(cè)量點(diǎn)。
[0010] 優(yōu)選地，所述對(duì)中桿和所述支撐圓盤垂直相交設(shè)置，所述對(duì)中桿和所述支撐圓盤 的連接部分始終保持與所述支撐圓盤共面。
[00川優(yōu)選地，還包括：
[0012] 用于驅(qū)動(dòng)控制設(shè)置有所述GPS接收機(jī)的支撐圓盤的邊緣部分作軸向運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)裝 置和用于依據(jù)接收到的控制指令，控制所述驅(qū)動(dòng)裝置進(jìn)行動(dòng)作的控制器。
[0013] 優(yōu)選地，當(dāng)所述對(duì)中桿的長(zhǎng)度等于所述GPS接收機(jī)距離所述對(duì)中桿的底部的長(zhǎng)度 時(shí)，所述裝置還包括：
[0014] 在所述對(duì)中桿的頂部設(shè)置一 GI^接收機(jī)。
[0015] 應(yīng)用本申請(qǐng)的上述技術(shù)方案，本申請(qǐng)?zhí)峁┑幕谇蛎婺Ｐ偷腞TK傾斜測(cè)量裝置包 括對(duì)中桿和與對(duì)中桿相交設(shè)置的支撐圓盤。其中，對(duì)中桿的底部接觸待測(cè)量點(diǎn)，支撐圓盤的 邊緣部分設(shè)置有至少一個(gè)GPS接收機(jī)，所述GI^接收機(jī)用于測(cè)量當(dāng)前所述GPS接收機(jī)所在位 置的坐標(biāo)。且設(shè)置有所述GPS接收機(jī)的支撐圓盤的邊緣部分能夠W所述對(duì)中桿為軸作軸向 運(yùn)動(dòng)。因此，本申請(qǐng)通過(guò)控制支撐圓盤的邊緣部分作軸向運(yùn)動(dòng)來(lái)控制GPS接收機(jī)的位置，從 而實(shí)現(xiàn)在不同位置上的GPS接收機(jī)用W測(cè)量得到多個(gè)不同位置的GPS接收機(jī)的所在位置的 坐標(biāo)信息，進(jìn)而基于球面模型，依據(jù)測(cè)得的多個(gè)不同位置的GI^接收機(jī)所在位置的坐標(biāo)信息 W及GPS接收機(jī)距離對(duì)中桿的底部的長(zhǎng)度計(jì)算得到對(duì)中桿底部接觸的待測(cè)量點(diǎn)的坐標(biāo)。本 申請(qǐng)?zhí)峁┑幕谇蛎婺Ｐ偷腞TK傾斜測(cè)量裝置不要求對(duì)中桿必須始終保持豎直，而獲得的 對(duì)中桿底部接觸的待測(cè)量點(diǎn)的坐標(biāo)的準(zhǔn)確度、精度相比于現(xiàn)有技術(shù)大大提高。
【附圖說(shuō)明】
[0016] 為了更清楚地說(shuō)明本申請(qǐng)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本 申請(qǐng)的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可W根據(jù) 提供的附圖獲得其他的附圖。
[0017] 圖1為本申請(qǐng)?zhí)峁┑囊环N基于球面模型的RTK傾斜測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[001引圖2為本申請(qǐng)中對(duì)中桿的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019] 下面將結(jié)合本申請(qǐng)實(shí)施例中的附圖，對(duì)本申請(qǐng)實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本申請(qǐng)一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于 本申請(qǐng)中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他 實(shí)施例，都屬于本申請(qǐng)保護(hù)的范圍。
[0020] 請(qǐng)參閱圖1，其示出了本申請(qǐng)?zhí)峁┑囊环N基于球面模型的RTK傾斜測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu) 示意圖，包括:對(duì)中桿100和支撐圓盤200。其中，
[0021 ]對(duì)中桿100的底部接觸待測(cè)量點(diǎn)。
[0022] 在本申請(qǐng)中，對(duì)中桿100的底部可W設(shè)置為圓錐體狀，即對(duì)中桿100的底部包括一 底部尖端，如圖2所示，該底部尖端接觸于待測(cè)量點(diǎn)。通過(guò)底部尖端接觸待測(cè)量點(diǎn)，有利于對(duì) 待測(cè)量點(diǎn)的準(zhǔn)確定位。
[0023] 支撐圓盤200與所述對(duì)中桿100相交設(shè)置，且所述支撐圓盤200的邊緣部分設(shè)置有 至少一個(gè)GPS接收機(jī)300,所述GPS接收機(jī)300具體用于測(cè)量當(dāng)前所述GPS接收機(jī)300所在位置 的坐標(biāo)。且本申請(qǐng)中設(shè)置有所述GPS接收機(jī)300的支撐圓盤200的邊緣部分能夠W所述對(duì)中 桿100為軸作軸向運(yùn)動(dòng)。
[0024] 在本申請(qǐng)中，作為優(yōu)選地，支撐圓盤200與對(duì)中桿100垂直相交設(shè)置，對(duì)中桿100和 支撐圓盤200的連接部分始終保持與支撐圓盤200共面。
[0025] 其中，關(guān)于本申請(qǐng)中設(shè)置有所述GPS接收機(jī)300的支撐圓盤200的邊緣部分能夠W 所述對(duì)中桿100為軸作軸向運(yùn)動(dòng)的實(shí)現(xiàn)方式可W包括多種，例如支撐圓盤200與對(duì)中桿100 的連接部分采用滾動(dòng)連接方式，使得支撐圓盤200能夠整體W對(duì)中桿100為軸作軸向運(yùn)動(dòng)。 或者，支撐圓盤200與對(duì)中桿100通過(guò)焊接等方式進(jìn)行連接固定，支撐圓盤200與對(duì)中桿100 一同作軸向運(yùn)動(dòng)等。
[00%]具體在本申請(qǐng)中，支撐圓盤200的邊緣部分設(shè)置有至少一個(gè)GI^接收機(jī)300。而在本 申請(qǐng)實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，為了減少設(shè)計(jì)成本，本申請(qǐng)優(yōu)選在支撐圓盤200的邊緣部分只設(shè)置一 個(gè)GPS接收機(jī)300。在下述實(shí)施例中，本申請(qǐng)W支撐圓盤200的邊緣部分只設(shè)置一個(gè)GI^接收 機(jī)300為例進(jìn)行說(shuō)明。
[0027] 在本申請(qǐng)實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，設(shè)置在支撐圓盤200的邊緣部分的GPS接收機(jī)300首先 對(duì)當(dāng)前所述GI^接收機(jī)300所在位置進(jìn)行一次測(cè)量，獲得當(dāng)前所述GI^接收機(jī)300所在位置的 第一坐標(biāo)信息后，支撐圓盤200的邊緣部分便軸向運(yùn)動(dòng)一定的角度，如30°、60°、90°等，進(jìn)而 在GPS接收機(jī)300改變位置后，再對(duì)改變位置后的當(dāng)前GPS接收機(jī)300所在位置進(jìn)行一次測(cè) 量，并再次獲得改變位置后的當(dāng)前GI^接收機(jī)300所在位置的第二坐標(biāo)信息。即在本申請(qǐng)中， 每當(dāng)GI^接收機(jī)300完成一次測(cè)量，獲得一次坐標(biāo)信息后，支撐圓盤200的邊緣部分便軸向運(yùn) 動(dòng)一定的角度，待GPS接收機(jī)300位置改變后，GPS接收機(jī)300再次對(duì)改變位置后的當(dāng)前GI^接 收機(jī)300所在位置進(jìn)行測(cè)量，并再次獲得改變位置后的當(dāng)前GPS接收機(jī)300所在位置的坐標(biāo) 信息。
[0028] 因此本申請(qǐng)中，作為優(yōu)選地，還可W進(jìn)一步包括:驅(qū)動(dòng)裝置400和控制器500。其中， 控制器500可W接收用戶輸入的控制指令，如控制支撐圓盤200的邊緣部分軸向運(yùn)動(dòng)30°、 60°、90°等，進(jìn)而依據(jù)接收到的控制指令，控制驅(qū)動(dòng)裝置400進(jìn)行動(dòng)作。此時(shí)的驅(qū)動(dòng)裝置400 便驅(qū)動(dòng)控制設(shè)置有所述GPS接收機(jī)300的支撐圓盤200的邊緣部分作軸向運(yùn)動(dòng)，如軸向運(yùn)動(dòng) 30°、60°、90° 等。
[0029] 此外，當(dāng)本申請(qǐng)中對(duì)中桿100的長(zhǎng)度等于GI^接收機(jī)300距離對(duì)中桿100的底部的長(zhǎng) 度時(shí)，本申請(qǐng)還可W在對(duì)中桿100的頂部設(shè)置一 GPS接收機(jī)300。通過(guò)對(duì)中桿100的頂部設(shè)置 的GF*S接收機(jī)300測(cè)得的坐標(biāo)信息，也可用于計(jì)算待測(cè)量點(diǎn)的坐標(biāo)。
[0030] 那么在本申請(qǐng)上述實(shí)施例中，本申請(qǐng)通過(guò)在支撐圓盤200的邊緣部分設(shè)置至少一 個(gè)GPS接收機(jī)300,利用在不同位置上的GPS接收機(jī)300測(cè)得的多個(gè)不同位置的坐標(biāo)信息，實(shí) 現(xiàn)對(duì)待測(cè)量點(diǎn)的坐標(biāo)信息的計(jì)算，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)待測(cè)量點(diǎn)坐標(biāo)的測(cè)量。
[0031] 具體地，在本申請(qǐng)中，為了保證最終計(jì)算得到的待測(cè)量點(diǎn)的坐標(biāo)信息的準(zhǔn)確性，本 申請(qǐng)至少需要獲得四個(gè)不同位置的GPS接收機(jī)300測(cè)得的四個(gè)坐標(biāo)信息。那么在本實(shí)施例 中，接收機(jī)300測(cè)得五個(gè)不同位置的五個(gè)坐標(biāo)信息為例來(lái)說(shuō)，假設(shè)，本申請(qǐng)中GPS接收 機(jī)300距離對(duì)中桿100的底部的長(zhǎng)度為S，同時(shí)通過(guò)軸向轉(zhuǎn)動(dòng)支撐圓盤200的邊緣部分，使得 6口5接收機(jī)300在五個(gè)不同位置分別測(cè)量獲得五個(gè)對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)信息，如乂1 =扣，71，111)、乂2 = (X2，y2，h2)、X3= (X3，y3，h3)、X4= (X4，y4，h4)、乂5=(又5,75，115)等。其中，乂1、拉、乂3、乂4、乂5即為6口8 接收機(jī)300在五處不同位置分別測(cè)得的坐標(biāo)信息。
[0032] 進(jìn)一步，因?yàn)楸旧暾?qǐng)中的GI^接收機(jī)300位于支撐圓盤200的邊緣部分，那么本申請(qǐng) 在轉(zhuǎn)動(dòng)支撐圓盤200的邊緣部分時(shí)，每次轉(zhuǎn)動(dòng)后的GI^接收機(jī)300的位置距離對(duì)中桿100的底 部的長(zhǎng)度均相等，因此，GPS接收機(jī)300測(cè)得的所有坐標(biāo)信息均位于一個(gè)球體上，對(duì)中桿100 的底部尖端正好為球體球屯、，如圖1所示，因此本申請(qǐng)正是基于該球面模型，來(lái)計(jì)算得到對(duì) 中桿100的底部尖端接觸的待測(cè)量點(diǎn)的坐標(biāo)。
[0033] 具體的首先，本申請(qǐng)基于球面模型，通過(guò)Ξ個(gè)坐標(biāo)信息，如Xi、X2、X3計(jì)算得到對(duì)中 桿100底部接觸的待測(cè)量點(diǎn)的近似值(/，/，h°)。
[0034] 具體的，本申請(qǐng)中的球面模型為：
[0035]
(1)
[0036] 其中，乂1 =把，71，山），1 = 1、2、3、4或5。3為0口5接收機(jī)300到對(duì)中桿100底部接觸的 待測(cè)量點(diǎn)間的長(zhǎng)度，即s。（ Λ-，1.，/,)為本申請(qǐng)假設(shè)對(duì)中桿100底部接觸的待測(cè)量點(diǎn)的坐標(biāo)，那 么本申請(qǐng)中求取待測(cè)量點(diǎn)近似值(/，八趴的公式如下：
[0037]
訖)
[0038] 具體的其次，基于球面模型利用最小二乘原理，用條件平差的方法求得待測(cè)量點(diǎn) 坐標(biāo)（―r'.v'A)。
[004引利用條件平差的方法求待測(cè)量點(diǎn)坐標(biāo)，其中五組坐標(biāo)數(shù)據(jù)組成四個(gè)條件方程AV+W =0,其中：
[0049]
[0化0] 平差準(zhǔn)則利用最小二乘原理vTpv = min，由于觀測(cè)條件相同，因此五組觀測(cè)可W當(dāng) 作等權(quán)觀測(cè)。
[0化1]貝1J
因此可W最 終求得該待測(cè)量點(diǎn)的坐標(biāo)。
[0052]因此應(yīng)用本申請(qǐng)的上述技術(shù)方案，本申請(qǐng)?zhí)峁┑幕谇蛎婺Ｐ偷腞TK傾斜測(cè)量裝 置包括對(duì)中桿100和與對(duì)中桿100相交設(shè)置的支撐圓盤200。其中，對(duì)中桿100的底部接觸待 測(cè)量點(diǎn)，支撐圓盤200的邊緣部分設(shè)置有至少一個(gè)GPS接收機(jī)300,所述GPS接收機(jī)300用于測(cè) 量當(dāng)前所述GPS接收機(jī)300所在位置的坐標(biāo)。且設(shè)置有所述GPS接收機(jī)300的支撐圓盤200的 邊緣部分能夠W所述對(duì)中桿100為軸作軸向運(yùn)動(dòng)。因此，本申請(qǐng)通過(guò)控制支撐圓盤200的邊 緣部分做軸向運(yùn)動(dòng)來(lái)控制GPS接收機(jī)300的位置，從而實(shí)現(xiàn)在不同位置上的GI^接收機(jī)300用 W測(cè)量得到多個(gè)不同位置的GI^接收機(jī)所在位置的坐標(biāo)信息，進(jìn)而基于球面模型，依據(jù)測(cè)得 的多個(gè)不同位置的GPS接收機(jī)所在位置的坐標(biāo)信息W及GPS接收機(jī)300距離對(duì)中桿100的底 部的長(zhǎng)度計(jì)算得到對(duì)中桿100底部接觸的待測(cè)量點(diǎn)的坐標(biāo)。本申請(qǐng)?zhí)峁┑幕谇蛎婺Ｐ偷?RTK傾斜測(cè)量裝置不要求對(duì)中桿必須始終保持豎直，而獲得的待測(cè)量點(diǎn)的坐標(biāo)的準(zhǔn)確度、精 度相比于現(xiàn)有技術(shù)大大提高。
[0053] 同時(shí)，本申請(qǐng)只需在支撐圓盤200的邊緣部分設(shè)置一個(gè)GPS接收機(jī)300即可實(shí)現(xiàn)對(duì) 待測(cè)量點(diǎn)坐標(biāo)信息的獲取，運(yùn)相比于現(xiàn)有技術(shù)大大降低了設(shè)計(jì)成本。
[0054] 需要說(shuō)明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關(guān)系術(shù)語(yǔ)僅僅用來(lái)將一個(gè)實(shí) 體或者操作與另一個(gè)實(shí)體或操作區(qū)分開(kāi)來(lái)，而不一定要求或者暗示運(yùn)些實(shí)體或操作之間存 在任何運(yùn)種實(shí)際的關(guān)系或者順序。而且，術(shù)語(yǔ)"包括"、"包含"或者其任何其他變體意在涵蓋 非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過(guò)程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要 素，而且還包括沒(méi)有明確列出的其他要素，或者是還包括為運(yùn)種過(guò)程、方法、物品或者設(shè)備 所固有的要素。在沒(méi)有更多限制的情況下，由語(yǔ)句"包括一個(gè)……"限定的要素，并不排除在 包括所述要素的過(guò)程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。
[0055] W上對(duì)本申請(qǐng)所提供的一種基于球面模型的RTK傾斜測(cè)量裝置進(jìn)行了詳細(xì)介紹， 本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對(duì)本申請(qǐng)的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，W上實(shí)施例的說(shuō)明只是用 于幫助理解本申請(qǐng)的方法及其核屯、思想；同時(shí)，對(duì)于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本申請(qǐng)的 思想，在【具體實(shí)施方式】及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處，綜上所述，本說(shuō)明書(shū)內(nèi)容不應(yīng)理解為 對(duì)本申請(qǐng)的限制。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于球面模型的RTK傾斜測(cè)量裝置，其特征在于，包括： 對(duì)中桿，所述對(duì)中桿的底部接觸待測(cè)量點(diǎn)； 與所述對(duì)中桿相交設(shè)置的支撐圓盤，所述支撐圓盤的邊緣部分設(shè)置有至少一個(gè)GPS接 收機(jī)，所述GPS接收機(jī)用于測(cè)量當(dāng)前所述GPS接收機(jī)所在位置的坐標(biāo)； 其中，設(shè)置有所述GPS接收機(jī)的支撐圓盤的邊緣部分能夠以所述對(duì)中桿為軸作軸向運(yùn) 動(dòng)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于球面模型的RTK傾斜測(cè)量裝置，其特征在于，所述對(duì)中桿 的底部包括底部尖端，所述底部尖端接觸所述待測(cè)量點(diǎn)。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于球面模型的RTK傾斜測(cè)量裝置，其特征在于，所述對(duì)中 桿和所述支撐圓盤垂直相交設(shè)置，所述對(duì)中桿和所述支撐圓盤的連接部分始終保持與所述 支撐圓盤共面。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于球面模型的RTK傾斜測(cè)量裝置，其特征在于，還包括： 用于驅(qū)動(dòng)控制設(shè)置有所述GPS接收機(jī)的支撐圓盤的邊緣部分作軸向運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)裝置和 用于依據(jù)接收到的控制指令，控制所述驅(qū)動(dòng)裝置進(jìn)行動(dòng)作的控制器。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于球面模型的RTK傾斜測(cè)量裝置，其特征在于，當(dāng)所述對(duì)中 桿的長(zhǎng)度等于所述GPS接收機(jī)距離所述對(duì)中桿的底部的長(zhǎng)度時(shí)，所述裝置還包括： 在所述對(duì)中桿的頂部設(shè)置一 GPS接收機(jī)。
【文檔編號(hào)】G01S19/42GK205670193SQ201620547126
【公開(kāi)日】2016年11月2日
【申請(qǐng)日】2016年6月7日
【發(fā)明人】羅新偉, 陳曉龍, 楊志鵬, 黃小兵, 徐放明
【申請(qǐng)人】北京恒華偉業(yè)科技股份有限公司