一种基于球面模型的rtk倾斜测量装置的制造方法
【专利摘要】本申请提供了一种基于球面模型的RTK倾斜测量装置，包括对中杆，所述对中杆的底部接触待测量点；与所述对中杆相交设置的支撑圆盘，所述支撑圆盘的边缘部分设置有至少一个GPS接收机，所述GPS接收机用于测量当前所述GPS接收机所在位置的坐标；其中，设置有所述GPS接收机的支撑圆盘的边缘部分能够以所述对中杆为轴作轴向运动。本申请提供的基于球面模型的RTK倾斜测量装置不要求对中杆必须始终保持竖直，而获得的对中杆底部接触的待测量点的坐标的准确度、精度相比于现有技术大大提高。
【专利说明】
-种基于球面模型的RTK倾斜测量装置
技术领域
[0001] 本申请设及测量技术领域，更具体地说，设及一种基于球面模型的RTK(Real Time Kinematic，实时动态差分法)倾斜测量装置。
【背景技术】
[0002] 在实现对碎步点的测量时，现有技术通常利用GPS-RTK进行测量。
[0003] GPS-RTK在测量过程中，需要保证对中杆的竖直，而由于水准气泡的制作工艺要 求、外界环境的变化影响W及操作人员本身操作水平的限制等，均无法保证对中杆始终保 持竖直，且对于一些位置较偏僻不好测量的碎步点，如墙角等，GPS信号会由于墙壁的遮挡 而使得GPS-RTK无法接收到，此时为了接收到GI^信号，操作人员也会故意让GPS-RTK的对中 杆作出一定的倾斜角度来寻找接收GPS信号。因此，现有技术在利用GPS-RTK对该类待测量 点进行测量时，测得的待测量点的测量数据的准确度较低。 【实用新型内容】
[0004] 基于此，本申请提供一种基于球面模型的RTK倾斜测量装置，W解决现有技术中利 用GPS-RTK进行测量时测得的测量数据准确度较低的问题。技术方案如下：
[0005] 本申请提供一种基于球面模型的RTK倾斜测量装置，包括：
[0006] 对中杆，所述对中杆的底部接触待测量点；
[0007] 与所述对中杆相交设置的支撑圆盘，所述支撑圆盘的边缘部分设置有至少一个 GPS接收机，所述GPS接收机用于测量当前所述GPS接收机所在位置的坐标；
[000引其中，设置有所述GPS接收机的支撑圆盘的边缘部分能够W所述对中杆为轴作轴 向运动。
[0009] 优选地，所述对中杆的底部包括底部尖端，所述底部尖端接触所述待测量点。
[0010] 优选地，所述对中杆和所述支撑圆盘垂直相交设置，所述对中杆和所述支撑圆盘 的连接部分始终保持与所述支撑圆盘共面。
[00川优选地，还包括：
[0012] 用于驱动控制设置有所述GPS接收机的支撑圆盘的边缘部分作轴向运动的驱动装 置和用于依据接收到的控制指令，控制所述驱动装置进行动作的控制器。
[0013] 优选地，当所述对中杆的长度等于所述GPS接收机距离所述对中杆的底部的长度 时，所述装置还包括：
[0014] 在所述对中杆的顶部设置一 GI^接收机。
[0015] 应用本申请的上述技术方案，本申请提供的基于球面模型的RTK倾斜测量装置包 括对中杆和与对中杆相交设置的支撑圆盘。其中，对中杆的底部接触待测量点，支撑圆盘的 边缘部分设置有至少一个GPS接收机，所述GI^接收机用于测量当前所述GPS接收机所在位 置的坐标。且设置有所述GPS接收机的支撑圆盘的边缘部分能够W所述对中杆为轴作轴向 运动。因此，本申请通过控制支撑圆盘的边缘部分作轴向运动来控制GPS接收机的位置，从 而实现在不同位置上的GPS接收机用W测量得到多个不同位置的GPS接收机的所在位置的 坐标信息，进而基于球面模型，依据测得的多个不同位置的GI^接收机所在位置的坐标信息 W及GPS接收机距离对中杆的底部的长度计算得到对中杆底部接触的待测量点的坐标。本 申请提供的基于球面模型的RTK倾斜测量装置不要求对中杆必须始终保持竖直，而获得的 对中杆底部接触的待测量点的坐标的准确度、精度相比于现有技术大大提高。
【附图说明】
[0016] 为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 申请的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可W根据 提供的附图获得其他的附图。
[0017] 图1为本申请提供的一种基于球面模型的RTK倾斜测量装置的结构示意图；
[001引图2为本申请中对中杆的结构示意图。
【具体实施方式】
[0019] 下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于 本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他 实施例，都属于本申请保护的范围。
[0020] 请参阅图1，其示出了本申请提供的一种基于球面模型的RTK倾斜测量装置的结构 示意图，包括:对中杆100和支撑圆盘200。其中，
[0021 ]对中杆100的底部接触待测量点。
[0022] 在本申请中，对中杆100的底部可W设置为圆锥体状，即对中杆100的底部包括一 底部尖端，如图2所示，该底部尖端接触于待测量点。通过底部尖端接触待测量点，有利于对 待测量点的准确定位。
[0023] 支撑圆盘200与所述对中杆100相交设置，且所述支撑圆盘200的边缘部分设置有 至少一个GPS接收机300,所述GPS接收机300具体用于测量当前所述GPS接收机300所在位置 的坐标。且本申请中设置有所述GPS接收机300的支撑圆盘200的边缘部分能够W所述对中 杆100为轴作轴向运动。
[0024] 在本申请中，作为优选地，支撑圆盘200与对中杆100垂直相交设置，对中杆100和 支撑圆盘200的连接部分始终保持与支撑圆盘200共面。
[0025] 其中，关于本申请中设置有所述GPS接收机300的支撑圆盘200的边缘部分能够W 所述对中杆100为轴作轴向运动的实现方式可W包括多种，例如支撑圆盘200与对中杆100 的连接部分采用滚动连接方式，使得支撑圆盘200能够整体W对中杆100为轴作轴向运动。 或者，支撑圆盘200与对中杆100通过焊接等方式进行连接固定，支撑圆盘200与对中杆100 一同作轴向运动等。
[00%]具体在本申请中，支撑圆盘200的边缘部分设置有至少一个GI^接收机300。而在本 申请实际应用过程中，为了减少设计成本，本申请优选在支撑圆盘200的边缘部分只设置一 个GPS接收机300。在下述实施例中，本申请W支撑圆盘200的边缘部分只设置一个GI^接收 机300为例进行说明。
[0027] 在本申请实际应用过程中，设置在支撑圆盘200的边缘部分的GPS接收机300首先 对当前所述GI^接收机300所在位置进行一次测量，获得当前所述GI^接收机300所在位置的 第一坐标信息后，支撑圆盘200的边缘部分便轴向运动一定的角度，如30°、60°、90°等，进而 在GPS接收机300改变位置后，再对改变位置后的当前GPS接收机300所在位置进行一次测 量，并再次获得改变位置后的当前GI^接收机300所在位置的第二坐标信息。即在本申请中， 每当GI^接收机300完成一次测量，获得一次坐标信息后，支撑圆盘200的边缘部分便轴向运 动一定的角度，待GPS接收机300位置改变后，GPS接收机300再次对改变位置后的当前GI^接 收机300所在位置进行测量，并再次获得改变位置后的当前GPS接收机300所在位置的坐标 信息。
[0028] 因此本申请中，作为优选地，还可W进一步包括:驱动装置400和控制器500。其中， 控制器500可W接收用户输入的控制指令，如控制支撑圆盘200的边缘部分轴向运动30°、 60°、90°等，进而依据接收到的控制指令，控制驱动装置400进行动作。此时的驱动装置400 便驱动控制设置有所述GPS接收机300的支撑圆盘200的边缘部分作轴向运动，如轴向运动 30°、60°、90° 等。
[0029] 此外，当本申请中对中杆100的长度等于GI^接收机300距离对中杆100的底部的长 度时，本申请还可W在对中杆100的顶部设置一 GPS接收机300。通过对中杆100的顶部设置 的GF*S接收机300测得的坐标信息，也可用于计算待测量点的坐标。
[0030] 那么在本申请上述实施例中，本申请通过在支撑圆盘200的边缘部分设置至少一 个GPS接收机300,利用在不同位置上的GPS接收机300测得的多个不同位置的坐标信息，实 现对待测量点的坐标信息的计算，从而实现对待测量点坐标的测量。
[0031] 具体地，在本申请中，为了保证最终计算得到的待测量点的坐标信息的准确性，本 申请至少需要获得四个不同位置的GPS接收机300测得的四个坐标信息。那么在本实施例 中，接收机300测得五个不同位置的五个坐标信息为例来说，假设，本申请中GPS接收 机300距离对中杆100的底部的长度为S，同时通过轴向转动支撑圆盘200的边缘部分，使得 6口5接收机300在五个不同位置分别测量获得五个对应的坐标信息，如乂1 =扣，71，111)、乂2 = (X2，y2，h2)、X3= (X3，y3，h3)、X4= (X4，y4，h4)、乂5=(又5,75，115)等。其中，乂1、拉、乂3、乂4、乂5即为6口8 接收机300在五处不同位置分别测得的坐标信息。
[0032] 进一步，因为本申请中的GI^接收机300位于支撑圆盘200的边缘部分，那么本申请 在转动支撑圆盘200的边缘部分时，每次转动后的GI^接收机300的位置距离对中杆100的底 部的长度均相等，因此，GPS接收机300测得的所有坐标信息均位于一个球体上，对中杆100 的底部尖端正好为球体球屯、，如图1所示，因此本申请正是基于该球面模型，来计算得到对 中杆100的底部尖端接触的待测量点的坐标。
[0033] 具体的首先，本申请基于球面模型，通过Ξ个坐标信息，如Xi、X2、X3计算得到对中 杆100底部接触的待测量点的近似值(/，/，h°)。
[0034] 具体的，本申请中的球面模型为：
[0035]
(1)
[0036] 其中，乂1 =把，71，山），1 = 1、2、3、4或5。3为0口5接收机300到对中杆100底部接触的 待测量点间的长度，即s。（ Λ-，1.，/,)为本申请假设对中杆100底部接触的待测量点的坐标，那 么本申请中求取待测量点近似值(/，八趴的公式如下：
[0037]
讫)
[0038] 具体的其次，基于球面模型利用最小二乘原理，用条件平差的方法求得待测量点 坐标（―r'.v'A)。
[004引利用条件平差的方法求待测量点坐标，其中五组坐标数据组成四个条件方程AV+W =0,其中：
[0049]
[0化0] 平差准则利用最小二乘原理vTpv = min，由于观测条件相同，因此五组观测可W当 作等权观测。
[0化1]贝1J
因此可W最 终求得该待测量点的坐标。
[0052]因此应用本申请的上述技术方案，本申请提供的基于球面模型的RTK倾斜测量装 置包括对中杆100和与对中杆100相交设置的支撑圆盘200。其中，对中杆100的底部接触待 测量点，支撑圆盘200的边缘部分设置有至少一个GPS接收机300,所述GPS接收机300用于测 量当前所述GPS接收机300所在位置的坐标。且设置有所述GPS接收机300的支撑圆盘200的 边缘部分能够W所述对中杆100为轴作轴向运动。因此，本申请通过控制支撑圆盘200的边 缘部分做轴向运动来控制GPS接收机300的位置，从而实现在不同位置上的GI^接收机300用 W测量得到多个不同位置的GI^接收机所在位置的坐标信息，进而基于球面模型，依据测得 的多个不同位置的GPS接收机所在位置的坐标信息W及GPS接收机300距离对中杆100的底 部的长度计算得到对中杆100底部接触的待测量点的坐标。本申请提供的基于球面模型的 RTK倾斜测量装置不要求对中杆必须始终保持竖直，而获得的待测量点的坐标的准确度、精 度相比于现有技术大大提高。
[0053] 同时，本申请只需在支撑圆盘200的边缘部分设置一个GPS接收机300即可实现对 待测量点坐标信息的获取，运相比于现有技术大大降低了设计成本。
[0054] 需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实 体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示运些实体或操作之间存 在任何运种实际的关系或者顺序。而且，术语"包括"、"包含"或者其任何其他变体意在涵盖 非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要 素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为运种过程、方法、物品或者设备 所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句"包括一个……"限定的要素，并不排除在 包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0055] W上对本申请所提供的一种基于球面模型的RTK倾斜测量装置进行了详细介绍， 本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，W上实施例的说明只是用 于帮助理解本申请的方法及其核屯、思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的 思想，在【具体实施方式】及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为 对本申请的限制。
【主权项】
1. 一种基于球面模型的RTK倾斜测量装置，其特征在于，包括： 对中杆，所述对中杆的底部接触待测量点； 与所述对中杆相交设置的支撑圆盘，所述支撑圆盘的边缘部分设置有至少一个GPS接 收机，所述GPS接收机用于测量当前所述GPS接收机所在位置的坐标； 其中，设置有所述GPS接收机的支撑圆盘的边缘部分能够以所述对中杆为轴作轴向运 动。2. 根据权利要求1所述的基于球面模型的RTK倾斜测量装置，其特征在于，所述对中杆 的底部包括底部尖端，所述底部尖端接触所述待测量点。3. 根据权利要求1或2所述的基于球面模型的RTK倾斜测量装置，其特征在于，所述对中 杆和所述支撑圆盘垂直相交设置，所述对中杆和所述支撑圆盘的连接部分始终保持与所述 支撑圆盘共面。4. 根据权利要求1所述的基于球面模型的RTK倾斜测量装置，其特征在于，还包括： 用于驱动控制设置有所述GPS接收机的支撑圆盘的边缘部分作轴向运动的驱动装置和 用于依据接收到的控制指令，控制所述驱动装置进行动作的控制器。5. 根据权利要求1所述的基于球面模型的RTK倾斜测量装置，其特征在于，当所述对中 杆的长度等于所述GPS接收机距离所述对中杆的底部的长度时，所述装置还包括： 在所述对中杆的顶部设置一 GPS接收机。
【文档编号】G01S19/42GK205670193SQ201620547126
【公开日】2016年11月2日
【申请日】2016年6月7日
【发明人】罗新伟, 陈晓龙, 杨志鹏, 黄小兵, 徐放明
【申请人】北京恒华伟业科技股份有限公司