一种陀螺全站仪的制作方法

本实用新型涉及测量定向技术领域，更具体地说，涉及一种陀螺全站仪。

背景技术：

陀螺全站仪作为测量定向的主要装备广泛应用于隧道贯通测量，井下定向测量，精密导线的检核测量等。陀螺全站仪的定向原理是，基于高速旋转物体的定轴性及由于地球旋转所引起的进动性，使得陀螺仪的转子绕陀螺仪所在地的子午线北方向来回摆动，通过测量摆幅和时间可以计算出此地的子午线北方向即真北方向。

在井下定向测量中，参见图1，首先，在地面已知边CD上求取陀螺全站仪的仪器常数Δ₁，即在已知点C上安置仪器，测得CD边的陀螺方位角α_T，由于CD边的坐标方位角α₀已知，同时，可根据C点的坐标，计算出C点的子午线收敛角γ₀，从而得到CD边的地理方位角A₀，即可求取仪器常数Δ₁＝A₀-α_T＝α₀+γ₀-α_T；其次，在井下定向边C'D'上测定陀螺方位角α_T井下。并利用已知点C'的坐标计算其子午线收敛角γ_0井下。最后，再次在地面上利用陀螺仪求取仪器常数Δ₂，可得仪器常数平均值Δ＝(Δ₁+Δ₂)/2，从而获得井下定向边C'D'的坐标方位角α_0井下＝α_T井下+Δ-γ_0井下。从而完成了井下定向边C'D'的定向测量。但是，由于井下环境复杂，GPS信号较弱，造成井下测站点C'不易发现，影响工作效率。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型提出一种陀螺全站仪，欲解决井下定向测量中井下测站点不易发现，影响工作效率的技术问题。

为了解决上述技术问题，现提出的方案如下：

一种陀螺全站仪，包括：处理器，以及分别与所述处理器连接的距离采集模块、角度采集模块、显示模块和输入模块，其中，

所述距离采集模块用于测定地面测站点与所述陀螺全站仪所在位置之间的水平距离；

所述角度采集模块用于测定地面已知边，与穿过地面测站点和所述陀螺全站仪所在位置的直线之间的水平夹角。

优选的，所述陀螺全站仪还包括：与所述处理器连接的GPS定位模块。

优选的，所述陀螺全站仪还包括：与所述处理器连接的气压传感器和温度传感器。

优选的，所述陀螺全站仪还包括：与所述处理器连接的无线传输模块。

优选的，所述无线传输模块为：蓝牙模块、3G模块或4G模块。

优选的，所述陀螺全站仪还包括：与所述处理器连接的激光测距模块。

优选的，所述显示模块为：OLED显示屏。

优选的，所述输入模块为：键盘。

优选的，所述输入模块和所述显示模块为：触控屏显示器。

优选的，所述陀螺全站仪还包括：与所述处理器连接的USB接口。

与现有技术相比，本实用新型的技术方案具有以下优点：

上述技术方案提供的一种陀螺全站仪，包括：处理器，以及分别与所述处理器连接的距离采集模块、角度采集模块、显示模块和输入模块。距离采集模块测定地面测站点C与陀螺全站仪所在位置S的水平距离；角度采集模块测定地面已知边CD，与穿过地面测站点C和陀螺全站仪所在位置S的直线之间的水平夹角，从而根据地面测站点C的坐标实时得到陀螺全站仪在井下所处位置的坐标，因此，利用距离采集模块和角度采集模块对井下测站点C'进行点放样，实现井下测站点C'的准确定位。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为陀螺仪定向测量原理图；

图2为本实用新型实施例提供的一种陀螺全站仪的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的另一种陀螺全站仪的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

本实施例提供一种陀螺全站仪，参见图2所示，包括：处理器1，以及分别与所述处理器1连接的距离采集模块2、角度采集模块3、显示模块4和输入模块5。

距离采集模块2测定地面测站点C与陀螺全站仪所在位置S的水平距离L_CS；角度采集模块3测定地面已知边CD，与穿过地面测站点C和陀螺全站仪所在位置S的直线之间的水平夹角θ_CS。水平夹角θ_CS即为将陀螺全站仪所在位置S投影到地面后位置S'后，直线S'C与已知边CD之间的夹角。

显示模块4用于显示相关测量信息，以及输入模块7的输入信息。使用者通过输入模块7输入相关参数。

地面测站点C与井下测站点C'之间距离为目标水平距离L，且地面已知边CD，与穿过地面测站点C和井下测站点C'的直线之间的水平夹角为目标水平夹角θ。利用距离采集模块2和角度采集模块3对井下测站点C'进行点放样，实现了井下观测点C'的准确定位。

利用距离采集模块2和角度采集模块3对井下测站点C'进行点放样的原理为，通过坐标正算实时得到陀螺全站仪在井下所处位置S的平面坐标(X_S，Y_S)，

X_S＝X_C+L_CS*COS(α₀+θ_CS)

Y_S＝Y_C+L_CS*SIN(α₀+θ_CS)

其中，(X_C，Y_C)为地面测站点C的平面坐标，α₀为地面已知边CD的坐标方位角，θ_CS为地面已知边CD与穿过地面测站点C和陀螺全站仪在井下所处位置S直线之间的水平夹角。

当陀螺全站仪所处位置S的平面坐标(X_S，Y_S)与井下测站点C'的平面坐标(X _C'，Y _C')一致或在误差范围内时，确定陀螺全站仪的当前位置即为井下测站点C'。通过高斯反算得到井下测站点C'的经纬度，进行后续定向测量。

本实施例提供一种陀螺全站仪，参见图3所示，包括：处理器1，以及分别与所述处理器1连接的距离采集模块2、角度采集模块3、显示模块4、输入模块5、GPS定位模块6、气压传感器7、温度传感器8、无线传输模块9、激光测距模块10和USB接口11，其中，GPS定位模块6设置在陀螺全站仪的中心位置，用于获取陀螺全站仪所在位置的经纬度，精确定位陀螺全站仪的地理位置信息。当陀螺全站仪位于地面测站点C时，利用GPS定位模块接收到的卫星信号测定地面测站点C的经纬度，实现地面测站点C的准确定位，从而求取地面测站点C的子午线收敛角γ₀。当陀螺全站仪位于井下时，由于GPS卫星信号较弱，利用距离采集模块2和角度采集模块3对井下测站点C'进行点放样，实现了井下观测点C'的准确定位。

气压传感器7用于检测气压，并将检测的气压数据发送到处理器1。温度传感器8用于检测环境中的温度，并将检测的温度数据发送到处理器1。从而便于对接收到的数据进行气压和温度修正。气压传感器7和温度传感器8实时测量温度和气压，更新处理器的温度和气压数据。相对于手动输入温度和气压，自动获取温度和气压更方便，且可随天气变化而实时变化。

无线传输模块9用于与远程终端进行无线通信，处理器1通过无线传输模块9与远程终端建立连接，接收远程终端发送的数据，以及将相关数据发送至远程终端中。远程终端可以为计算机、手机等。具体的，无线传输模块9可以为蓝牙模块、3G模块或4G模块。通过无线传输模块9将地面已知点C和D，以及井下已知点C'的高斯平面坐标输入到处理器1中，且可以将测量数据进行输出，避免了人为输出造成的误差。

激光测距模块10用于测量全站仪的高度，精确地测量陀螺全站仪自身高度，提高了高度测量精确度，同时有效降低了劳动强度，提高了效率。

USB接口11用于数据的输入和输出，当无线传输模块9出故障时，还可采用USB接口11。

具体的，所述显示模块4为：OLED显示屏。OLED显示屏使用温度范围广，能适应高低温环境。输入模块5为键盘。输入模块5和显示模块4可以是一体式结构的触控屏显示器。

下面对利用本实施例提供的陀螺全站仪进行井下定向测量的过程进行说明：

(1)利用无线传输模块9将地面已知点C和D，以及井下已知点C'的平面坐标发送至处理器1。

(2)在地面测站点C架设陀螺全站仪，利用激光测距模块10对自身高度进行测量；同时利用温度传感器8和气压传感器7对当前的温度，气压进行自动的测定，并将结果传输到处理器1；然后测定陀螺全站仪常数Δ＝α₀+γ₀-α_T。

(3)将陀螺全站仪搬入井下，利用距离采集模块2和角度采集模块3对井下测站点C'进行点放样，实现了井下观测点C'的准确定位。在井下测站点C'架设陀螺全站仪，利用激光测距模块10对自身高度进行测量；利用温度传感器8和气压传感器7对当前的温度，气压进行自动的测定，并将结果传输到处理器；然后测量井下定向边C'D'陀螺方位角α_T井下；并利用已知点C'的坐标先通过高斯反算得到C'点的经纬度，从而计算C'点子午线收敛角γ_0井下。

(4)将陀螺全站仪搬上地面，按照步骤(2)重新对陀螺全站仪常数Δ进行测定，并求出陀螺全站仪常数Δ的均值。

(5)利用定向边坐标解算方法公式求取定向边C'D'的坐标方位角。

α_0井下＝α_T井下+Δ-γ_0井下

(6)将求得的数据利用利用无线传输模块9进行数据的导出。

需要说明的是，所有的相关数据都显示在显示模块4中，以及地面已知点C和D，以及井下已知点C'的平面坐标也可以通过输入模块5输入。

在本文中，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，或者是还包括为这种设备所固有的要素。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设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对实用新型所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。