[发明专利]基于GNSS的位置坐标实时动态组合测量装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及大地测量仪器、工程测量仪器、测绘仪器领域，特别涉及卫星定位导航测绘技术领域，具体是指一种基于GNSS(全球导航卫星系统，Global Navigation Satellite System)的位置坐标实时动态组合测量装置及方法。

背景技术

现有技术中存在许多测量系统，其中之一为GNSS(全球导航卫星系统，Global NavigationSatellite System)测量系统，其测量精度的范围从毫米级到米级。GNSS是一个广义的概念，它是所有卫星导航定位系统的总称，包括目前的GPS卫星全球定位系统、GLONASS全球导航卫星系统、北斗卫星导航系统、WAAS广域增强系统、EGNOS欧洲静地卫星导航重叠系统、DORIS星载多普勒无线电定轨定位系统、PRARE精确距离及其变率测量系统、QZSS准天顶卫星系统、GAGAN GPS静地卫星增强系统，以及正在建设的Galileo卫星导航定位系统、Compass卫星导航定位系统和IRNSS印度区域导航卫星系统，以及未来还可能出现的其它一切利用卫星进行定位和导航的系统。

在实际测量操作中，如需对地面某点进行测量，就将GNSS接收机接在对中杆上，将对中杆置于地面该点，并且利用对中杆附带的液泡调整对中杆，使对中杆保持垂直，从而保证GNSS接收机天线相位中心位于待测点的正上方。解算出该位置的三维坐标后，用坐标减去对中杆的高度与GNSS接收机的天线高就是待测点的坐标。

在上述操作过程中，需要根据液泡不断调整对中杆，使得对中杆垂直于水平面，这时GNSS接收机天线位于待测点正上方。这个过程在通常情况下每测量一个点都需要花费数秒甚至更长时间，在某些特殊天气情况下(如大风)，上述对中过程甚至难以实现。这个对中过程在每个点的测量过程中都要花费一定的时间，如果能够通过某种方法简化这个对中过程，测量的效率将得到大幅度的提高。

之所以需要进行对中，是因为在对中以后，GNSS接收机的天线相位中心位于待测点的正上方，GNSS接收机的测量结果能够很方便的换算成待测点的坐标。如果不进行对中，或者对中误差大，在没有其它辅助工具和手段的情况下，GNSS接收机的测量结果在换算成待测点的坐标时，则会带来水平方向和垂直方向上额外的误差。

目前，几乎所有的利用GNSS接收机实时动态测量系统进行的测量都是按照上述传统方法进行的，即在对中的情况下，将的测量结果减去对中杆的高度和GNSS接收机的天线高作为待测点的测量结果。上述传统方式存在两大缺点：一是在测量时需要不断调整液泡需要花费一定的时间。正常情况下，利用GNSS接收机进行点的测量，花在测量上的时间约为5秒钟，而调整液泡的时间需要几秒甚至十几秒，也就是说每个点的测量都要花费超过百分之五十以上的时间进行液泡调整，造成了时间上的巨大浪费。第二个缺点是液泡的位置难以保持，上述GNSS接收机的水平状态精度难以保证。由于液泡的调整是操作员手动进行的，操作员要一边进行测量操作，一边保持液泡的位置处于中心状态是有难度的，难免在测量时由于接收机的晃动带来额外的测量误差。

如果能够通过某种方法简化这个过程，则对测量工作来说可以节省大量时间，提高测量效率。

发明内容

本发明的目的是克服了上述现有技术中的缺点，提供一种能够自动对测量结果进行校对修正、结构简单实用、测量效率和精度较高、误差较小、工作性能稳定可靠、适用范围较为广泛的基于GNSS接收机的位置坐标实时动态组合测量装置及方法。

为了实现上述的目的，本发明的基于GNSS接收机的位置坐标实时动态组合测量装置及方法如下：

该基于全球导航卫星系统的位置坐标实时动态组合测量装置，包括全球导航卫星系统的接收机和对中杆，所述的接收机固定设置于所述的对中杆上，其主要特点是，所述的装置中还设置有姿态角传感测量模块，且所述的姿态角传感测量模块与所述的接收机之间相互通信连接。

该基于全球导航卫星系统的位置坐标实时动态组合测量装置中的姿态角传感测量模块设置于所述的对中杆上或者内置于所述的GNSS接收机内部。

该基于全球导航卫星系统的位置坐标实时动态组合测量装置中的姿态角传感测量模块为同时具有测量航向角、俯仰角和横滚角的姿态角传感器或者变相间接获得航向角、俯仰角和横滚角的多个传感器的组合或者某种测量方法，如：电子水泡、电子罗盘、陀螺、以及由几个GNSS天线组成的姿态测量系统，这些传感器或者传感器的组合均能实时测出航向角、俯仰角和横滚角，其中所述的航向角为运动载体绕垂直轴的转动角；俯仰角为运动载体绕侧轴线的转动角；横滚角为运动载体绕体轴线的转动角。