[发明专利]基于北斗双天线和激光测距仪的实时定位装置及定位方法

说明书

本发明属于卫星定位技术领域，公开了一种基于北斗双天线和激光测距仪的实时定位装置及定位方法，将两个北斗天线安置在一个横杆上，形成固定基线，实时获得天线相位中心的三维坐标，并实时确定基线的方向向量；将待测点与两个北斗天线三点共线，利用激光测距仪测出任意天线或基线上已知位置一点沿基线向量到待测点的距离，利用共线方程，求得待测点三维坐标。本发明仪器安置便捷，测量时，无需对仪器进行对中、整平、量取仪器高等操作；不怕测点卫星信号遮挡，只要仪器上空有北斗等导航卫星信号即可测量；本发明设站自由，随设随测，无需控制测量即可进行测绘工作；本发明测点无需一一立镜，测绘工作效益高，劳动强度小。

技术领域

本发明属于卫星定位技术领域，尤其涉及一种基于北斗双天线和激光测距仪的实时定位装置及定位方法。

背景技术

目前，最接近的现有技术：

在数字地形图测绘过程中，需要精确测定各个特征点的平面位置和高程。目前生产中广泛采用的主要有两类方法：一种是在控制点上架设全站仪，通过角度和距离测量，确定碎部点的坐标；另一种是采用全球导航卫星系统(Global Navigation SatelliteSystem,GNSS)动态实时定位(Real Time Kinematic,RTK)技术，在特征点上采集GNSS观测数据，实时解算三维坐标。

基于全站仪测角测距的方法需要遵循“先控制后碎部”的原则，需要埋设控制点，并精确确定控制点的坐标。获得控制点坐标后，才能进行碎部点的测量工作。由于全站仪测距范围有限，为了保证碎部点和控制点之间的良好通视性，在复杂地物环境中往往需要增加控制点个数，势必大大增加控制点埋设、测量和维护的成本。而且，全站仪测量需要对中、整平、量取仪器高等操作，角度测量需要重复多个测回完成，作业流程较为复杂，对测量人员的专业技术水平要求较高，限制了生产效率的提升，增加了外业作业的人力和时间成本。

利用GNSS RTK进行地面点定位时，测量员需要逐点定位，每个点都需要跑到；当测点没有卫星信号时，测量工作就不能进行。若使用基于北斗双天线和激光测距仪的实时定位装置进行地面点定位时，测量员不需要逐点进行，只需利用仪器的激光测距仪测量仪器至测点之间的距离，然后依据仪器上两根天线的已知位置(卫星定位的结果)，就可以获得测点的位置，大大提高了测量工作的效率。遇到测点没有卫星信号时，测量工作依旧能进行。

基于RTK的测量方法可以直接得到碎部点的坐标，不需要控制点，操作相对简单，但仍然需要测量员手持流动站天线到达每一个待测点处，才能获得该点坐标，工作效率低。在很多场景下碎部点不容易到达，如悬崖、水坝、海滩等，或者虽然可以到达点位，但如果点位上方有遮挡，如果高大建筑物拐角处、屋檐、水面，以及有顶棚遮蔽的半开放空间，这些点位GNSS信号的观测条件较差，可视卫星数较少或信号受多路径干扰严重，影响定位精度或无法采用RTK定位。

对GNSS双天线基线测量的研究目前主要用于姿态确定，未见将GNSS双天线与激光测距仪联合定位的方法或仪器。

综上所述，现有技术存在的问题是：(1)现有技术中，基于全站仪的传统测量方法，需要通过测角和测距确定待测点坐标，并且需要量取仪器高和目标高，作业较为复杂，外业劳动强度大。同时，基于全站仪的传统测量方法还依赖于精确的控制点坐标，而控制点埋设、测量和维护的成本较高，且很容易遭到破坏，致使测量无法进行或效率大大降低。

(2)现有技术中，基于RTK的测量方法仍然需要测量员手持流动站天线到达每一个待测点处，才能获得该点坐标，工作效率低。在很多场景下碎部点受到建筑物遮挡或多路径干扰严重，影响定位精度或无法采用RTK定位。

现有技术没有将GNSS双天线与激光测距仪联合进行定位。

(3)现有RTK技术，多采用单GPS系统观测值，未能充分利用北斗观测数据。单GPS系统可见卫星数较少，卫星观测的几何条件差，制约定位精度和收敛速度的提升。