[发明专利]一种基于光学测距的倾斜测量装置及测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种测量装置及测量方法，特别是一种基于光学测距的倾斜测量装置及测量方法。

背景技术

目前测绘领域普遍使用RTK接收机来进行测量，将RTK接收机置于对中杆上，测量目标点时，需要保持对中杆垂直，让天线的相位中心在地面的投影点与待测点进行重合，待测点的经纬度坐标与天线相位中心坐标一致，而高度则是天线相位中心的高度减去对中杆的长度。

这种办法有诸多不足之处：（1）实际操作时需将杆尖放在待测点上，然后根据对中杆上的水平状态指示装置来让对中杆保持垂直，操作人员经常需要进行多次校准来让对中杆垂直，这样明显增加工作负担。（2）在有上方有遮挡的地方或在不方便操作人员到达的地方，操作人员经常将RTK接收机放在开阔地方进行测量，然后目测或用直尺等测量设备测量该点与待测点之间的距离与方位，通过手算或程序计算出待测点坐标，这样便导致测量点坐标误差很大。

现有的激光与RTK结合的测量方法，需要在不同的位置将激光照射到目标点，记录设备的倾斜角度、激光测距模块2的输出以及定位接收装置的位置，然后使用投影、求圆交点的算法计算出目标点的位置坐标。这种方法的缺点在于在离目标点较远时，多次测量很难保证每次激光光斑都照射到同一个点上，这样会导致测量难度大以及测量结果不准确。

发明内容

基于此，本发明提供了一种易于操作且测量精度高的基于光学测距的倾斜测量装置。

本发明的基于光学测距的倾斜测量装置，包括测量杆、GNSS天线、差分定位模块、通信模块、激光测距模块、运动检测模块、蓝牙模块和微处理器，其中，GNSS天线、差分定位模块、通信模块、激光测距模块、运动检测模块、蓝牙模块和微处理器均设置于测量杆上，GNSS天线输与差分定位模块电连接，差分定位模块、通信模块、激光测距模块、运动检测模块、蓝牙模块均与微处理器电连接；

GNSS天线用于接收卫星信号，并将该信号传输至差分定位模块；

通信模块用于接收CORS网络基站发来的差分数据，并将差分数据传输至微处理器；

运动检测模块用于检测倾斜测量装置的横滚角roll，俯仰角pitch，偏航角yaw；

差分定位模块用于处理GNSS天线接收的卫星信号，并将其解算成天线相位中心在WGS84坐标系下的经纬度坐标及高度值，同时接收微处理器转发来的差分数据，进行高精度的定位解算，让天线相位中心的定位坐标达到厘米级精度；

激光测距模块用于获取激光测距模块与待测点之间的距离；

微处理器用于根据差分定位模块输出的天线相位中心的厘米级定位坐标、激光测距模块输获取的激光测距模块与待测点之间的距离、倾斜测量装置的横滚角roll、俯仰角pitch和偏航角yaw计算得到待测点的定位值;

蓝牙模块用于将微处理器计算的待测点坐标传输至手持设备。

优选地，所述运动检测模块至少包括三轴加速度计和三轴陀螺仪，也可以包括三轴磁力计。

优选地，所述通信模块包括通信天线，所述基于光学测距的倾斜测量装置还包括电源模块和显示屏。

在另一优选的实施例中，所述基于光学测距的倾斜测量装置的通信模块为电台模块，通信天线为电台天线，所述电台模块与差分定位模块直接电信号连接。

使用前述基于光学测距的倾斜测量装置的测量方法包括如下步骤：

步骤一：对基于光学测距的倾斜测量装置进行指北精度修正：将基于光学测距的倾斜测量装置置于开阔的地带，GNSS天线接收卫星数据，通信模块接收CORS网络差分数据，使差分定位模块进入厘米级定位状态；将测量杆杆尖置于地面上任意位置，绕杆尖晃动测量杆，微处理器记录多组测量数据，通过对多组测量数据的修正，得到偏航角的准确误差角度α。

步骤二：将基于光学测距的倾斜测量装置的激光光束指向待测点，激光测距模块获取其与待测点之间的距离L，差分定位模块处理根据GNSS天线接收的卫星信号及通信模块接收的差分数据，进行高精度的定位解算，计算得到天线相位中心的厘米级定位数据，控制器根据夹角α、天线相位中心的厘米级定位数据、激光测距模块与待测点之间的距离L以及运动测量模块输出的倾斜测量装置的横滚角roll、俯仰角pitch和偏航角yaw计算得到待测点的高精度定位值。

使用该基于光学测距的倾斜测量装置的放样方法，其包括：