[发明专利]一种测绘一体机及其倾斜测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及测绘技术领域，尤其涉及一种测绘一体机以及倾斜测量方法。

背景技术

GNSS(卫星导航)测绘一体机广泛应用与各种测绘测量领域。在测绘过程中，为保证被测点的位置精度，要求测绘一体机依照物理水平气泡的指示进行对中操作，而采用对中操作成为过程相对繁琐、技术难度大、且易造成误差的工作过程。如果测绘一体机带有倾斜测量功能，使得测绘人员无需物理水平气泡对中即可实现精确的位置测量，将大大简化测绘人员的劳动强度并提升效率。目前倾斜测量补偿功能均集成于高端GNSS测绘一体机内，例如以美国trimble公司的R10为代表，由于技术难度及保密原因，倾斜测量功能不存在独立单元产品，所以倾斜测量功能不能被普遍应用一般GNSS测绘一体机中，并且，传统的倾角传感器由于体积较大、精度较低，且功能形式与测绘一体机应用差别很大，无法应用于测绘一体机的倾斜测量补偿。综上所述，现有技术中存在测绘一体机不能倾斜测量导致测量过程繁琐以及测量误差大的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种测绘一体机以及倾斜测量方法，旨在解决针对现有技术中存在测绘一体机不能倾斜测量导致测量过程繁琐以及测量误差大的问题。。

本发明是这样实现的，一种测绘一体机的倾斜测量方法，所述倾斜测量方法包括以下步骤：

根据三轴角速度值、三轴加速度值以及三轴地磁场值获取测绘一体机的对中杆的姿态角；

获取所述测绘一体机的定位位置和所述测绘一体机的对中杆的杆长；

根据所述对中杆的姿态角、所述测绘一体机的定位位置以及对中杆的杆长计算获得所述对中杆底部被测点的位置。

所述根据三轴角速度值、三轴加速度值以及三轴地磁场值获取测绘一体机的对中杆的姿态角的步骤具体为：

将所述三轴角速度、所述三轴加速度值以及三轴地磁场值进行姿态解算后转换成滚转角、航向角和俯仰角。

所述根据所述对中杆的姿态角、所述测绘一体机的定位位置以及所述对中杆的杆长计算获得所述对中杆底部被测点的位置的步骤具体为：

根据以下关系式计算所述得到所述对中杆底部被测点的位置：

X_B＝X_A′+L*cosθ*cosγ*sinψ；

Y_B＝Y_A′+L*cosθ*cosγ*cosψ；

Z_B＝Z_A′-L+L*sin(acos(cosθ*cosγ))；

其中，L为测试对中杆的杆长，θ、γ、ψ分别为对中杆的姿态角中的俯仰角、滚转角和航向角，X_A′、Y_A′、Z_A′为所述测绘一体机的定位位置，X_B、Y_B、Z_B为对中杆底部被测点位置。

所述根据所述对中杆的姿态角、所述测绘一体机的定位位置以及所述对中杆的杆长计算获得所述对中杆底部被测点的位置的步骤还包括：

根据三轴地磁场值计算、三轴角速度值以及三轴加速度值获取模态信息，根据所述模态信息判断倾斜补偿算法的精度，并选择满足预定要求的被测点位置数据。

所述根据所述模态信息补偿由倾斜改变的被测点的位置的步骤具体为：

将所述三轴地磁场值计算、所述三轴角速度值以及所述三轴加速度值通过低通数字滤波器进行滤波，并经过姿态角解算卡尔曼滤波器获取模态信息。

本发明还提供一种测绘一体机，所述测绘一体机包括:

姿态角获取模块，用于根据三轴角速度值、三轴加速度值以及三轴地磁场值获取测绘一体机的对中杆的姿态角；

定位位置获取模块，用于获取所述测绘一体机的定位位置和所述测绘一体机的对中杆的杆长；

被测位置计算模块，用于根据所述对中杆的姿态角、所述测绘一体机的定位位置以及所述对中杆的杆长计算获得所述对中杆底部被测点的位置。

所述姿态角获取模块根据三轴角速度值、三轴加速度值以及三轴地磁场值获取测绘一体机的对中杆的姿态角的过程为：

将所述三轴角速度和所述三轴加速度值进行姿态解算后转换成滚转角、航向角和俯仰角。

所述被测位置计算模块根据所述对中杆的姿态角、所述测绘一体机的定位位置以及所述对中杆的杆长计算获得所述对中杆底部被测点的位置的过程为：

根据以下关系式计算所述得到所述对中杆底部被测点的位置：