[发明专利]基于LDV/INS组合的车载高程计及其方法

说明书

一种基于LDV/INS组合的车载高程计及其方法，所述车载高程计包括惯性导航系统、激光多普勒测速仪、信号解算单元以及高程信息显示单元；所述惯性导航系统、激光多普勒测速仪均安装在车辆上；惯性导航系统惯性导航系统测量车辆行驶过程中的实时俯仰角，并将测量到的实时俯仰角信息传输给信号解算单元；激光多普勒测速仪测量车辆行驶过程中的实时速度，并将测量到的实时速度信息传输给信号解算单元；信号解算单元根据速度信息以及俯仰角信息解算得到设定的单位时间间隔内车辆上升的高度增量，累加从初始点到待测点之间所有的高度增量，最终解算出待测点的高程。本发明具有不受气象变化的影响、受大气折光的影响小、工作效率高、测量精度高等特点。

技术领域

本发明涉及激光和精密测量技术领域，特别涉及一种基于惯性导航系统(INS)和激光多普勒测速仪(LDV)的新型车载高程计的实现方法，主要用于对陆地地形高度的测量。

背景技术

目前，关于地面点高程的测量方法有多种，例如：水准测量，GPS高程测量，三角高程测量以及气压高程测量。

水准测量利用一条水平视线，借助于竖立在地面点上的标尺，测定地面上两点之间的高差，根据初始点的高程，推算出待测点的高程。水准测量的精度最高，主要用于建立国家或地区的高程控制网。GPS高程测量的基本原理是通过GPS技术获得测量点的大地高数据，通过水准测量获得测量点的正常高数据，大地高与正常高的差值为高程异常，根据高程异常数据能够对似大地水准面进行拟合，然后得到测量区域内待测点的高程。GPS高程测量的精度可以达到三、四等水准测量的要求。三角高程测量根据由测站点向照准点所观测的垂直角以及两点之间的水平距离，计算测站点与照准点之间的高程差。三角高程测量主要用于代替三、四等水准测量。气压高程测量根据大气压力随高程而变化的规律，利用气压计测量两点的气压差，进而计算高程差，再利用初始点的高程，推算出待测点的高程。

水准测量仪器分为光学水准仪和数字水准仪两大类：光学水准仪在测量过程中操作相对较复杂，测量工作量大，观测效率较低，并且由于仪器的停产目前已经无法满足实际需要；近年来数字水准仪因其自动化操作越来越普及，但是数字水准仪受到外界复杂环境的影响，其测量稳定性略显不足，实际测量时有较大几率出现返工重测的现象。水准测量有通视要求，限制了单站水准路线的长度，而且利用水平视线对准时受到大气折光的影响，两点间距离越远，测量误差越大。利用GPS测量地面点的高程，测量点正常高、GPS测量点大地高、对似大地水准面拟合存在的误差都会影响GPS高程测量的精度；还要选取合适的测量点数量，保证其分布均匀，工作量很大；当接收机位于隧道、桥梁、山区、高层建筑物间时，GPS接收的星历信号不足，会导致定位精度下降甚至不能定位。三角高程测量受大气折光的影响，观测的水平距离和垂直角都变大，使得最终测量的高差也变大，而且这种误差随着测站点与照准点的距离增加而增大。而气压式高程计测量大气压时，受气象变化的影响较大，其测量精度最低，主要用于丘陵地和山区的勘探工作。

发明内容

针对现有高程测量方法存在的缺陷，本发明的目的是提供一种基于LDV/INS组合的车载高程计及其方法。本发明利用LDV测量车式载体的速度，INS测量车式载体的姿态角，从测量原理上与前述四种方法的不同。本发明首先利用INS精确测量车辆实时的姿态角同时利用LDV精确测量车辆行驶的速度，进而解算出载体在竖直方向上的速度，通过积分得到载体上升的高度，结合初始点的高程可以得到待测点的高程，从而实现对陆地地形高度的测量。本发明具有不受气象变化的影响、受大气折光的影响小、工作效率高、测量精度高等特点。

为实现本发明之目的，采用以下技术方案予以实现：

一种基于LDV/INS组合的车载高程计，所述车载高程计包括惯性导航系统(INS)、激光多普勒测速仪(LDV)、信号解算单元以及高程信息显示单元；所述惯性导航系统、激光多普勒测速仪均安装在车辆上；

所述惯性导航系统的输出端与信号解算单元电连接，惯性导航系统测量车辆行驶过程中的实时俯仰角，并将测量到的实时俯仰角信息传输给信号解算单元；