基于惯性测量单元土方测量方法、系统及RTK接收机与流程

本发明涉及一种基于惯性测量单元土方测量方法、系统及rtk接收机。

背景技术：

rtk(real-timekinematic，实时动态)载波相位差分技术，是实时处理两个测量站载波相位观测量的差分方法，将基准站采集的载波相位发给用户接收机，进行求差解算坐标。这是一种新的常用的卫星定位测量方法，以前的静态、快速静态、动态测量都需要事后进行解算才能获得厘米级的精度，而rtk是能够在野外实时得到厘米级定位精度的测量方法，它采用了载波相位动态实时差分方法，是gps应用的重大里程碑，它的出现为工程放样、地形测图，各种控制测量带来了新的测量原理和方法，极大地提高了作业效率。

因受gnss(全球导航卫星系统)测量技术原理及仪器构造限制，当前gnss接收机仅能直接获得接收机天线相位中心处坐标，而工程实际需要测量杆杆尖处坐标值，因此需要通过对中、准确量取杆高的形式将测量坐标转换为待测点坐标。

工程土方测量需在测区范围内获得一定数目特征点的三维坐标进行土方量计算。因此特征点测量的精度及分布密度直接决定着土方量计算的准确性。

现有解决方案常采用传统rtk测量技术，即在作业区域内，需先严格对中后，方可在待定点测得准确坐标；同时受每次测量均需严格对中的限制，移动中无法实现线/面等不间断连续测量，导致作业效率低下；且在对中过程中，受作业人员水平限制，可能导致实际中无法确保杆体严格垂直，导致测量精度受限。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中土方测量rtk测量效率低、测量精度差的缺陷，提供一种从根本上杜绝人为测量扶杆不垂直带来的测量误差，提高精度，并能够提升作业效率降低劳动强度，对测量结果进行加密提高安全性的基于惯性测量单元土方测量方法、系统及rtk接收机。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

一种基于惯性测量单元的土方测量方法，用于一测量系统，其特点在于，所述测量系统包括一载具、一rtk接收机、一支撑装置以及一处理模块，所述支撑装置用于固定于所述载具上并支撑所述rtk接收机，所述rtk接收机上包括一惯性测量单元，所述土方测量方法包括：

所述载具在待测区域中按照目标轨迹行使，在行驶过程中所述rtk接收机采集定位信息，所述定位信息包括定位坐标以及惯性测量单元获取的rtk接收机的姿态信息；

所述处理模块接收所述定位信息、所述载具在支撑装置底部的位置到地面的高度以及支撑装置高度进行所述待测区域的土方量测量。

较佳地，所述惯性测量单元包括一三轴加速度计以及一三轴陀螺仪，所述rtk接收机采集定位信息包括：

rtk接收机获取gnss信息以获取所述定位坐标，并通过所述三轴加速度计获取固有加速度值，通过三轴陀螺仪获取角速度值；

根据固有加速度值及角速度值获取rtk接收机的姿态信息。

较佳地，所述rtk接收机包括所述处理模块，所述rtk接收机还包括一输入模块，所述土方测量方法包括：所述输入模块输入所述载具高度和/或支撑装置高度。

较佳地，所述测量系统包括一显示模块，所述土方测量方法包括：

显示模块根据所述定位信息通过3d可视化视图显示rtk接收机的姿态及位置。

较佳地，所述支撑装置为支撑杆，所述rtk接收机设于所述支撑杆的顶部，所述支撑杆的下部延伸至所述载具的底面，所述下部设有设有一伸缩装置和/或所述下部的底端设有一滚轮，所述滚轮与所述载具的车轮处于同一平面。

较佳地，所述载具在待测区域中按照目标轨迹行使，在行驶过程中所述rtk接收机采集定位信息包括：

所述载具判断行驶是否到达预设距离，若是则停止；

所述rtk接收机通过所述惯性测量单元判断载具是否停止，若是则采集定位信息。

较佳地，所述载具在待测区域中按照目标轨迹行使，在行驶过程中所述rtk接收机采集定位信息包括：

在所述待测区域内获取一第一测量点的定位信息；

获取所述定位信息的经纬度，根据所述经纬度依据预设间距距离，选取一第二测量点的经纬度；

所述载具根据所述第二测量点的经纬度行驶至所述第二测量点以获取第二测量点的定位信息；

根据第一测量点和第二测量点的经纬度获取所述待测区域中方格网全部测量点的经纬度集合；

所述载具根据所述经纬度集合依次测量方格网中的全部测量点的定位信息。

较佳地，所述载具在待测区域中按照目标轨迹行使，在行驶过程中所述rtk接收机采集定位信息包括：

在所述待测区域内获取一第一测量点的定位信息；

获取所述定位信息的经纬度及海拔高度；

获取以第一测量点为圆心并以预设间距为半径的圆的经纬度集合；

所述载具根据所述经纬度集合行驶，在所述圆上获取与所述第一测量点海拔高度相同的位置点作为第二测量点；

将所述第二测量点作为第一测量点后重新执行所述土方测量方法直至获取所述待测区域中与所述第一测量点海拔高度相同的全部测量点的定位信息。

较佳地，所述载具下方位于支撑装置底部的位置设有红外测距装置，所述红外测距装置用于获取载具下方距离地面的距离，所述土方测量方法包括：

所述处理模块接收所述定位信息、所述距离地面的距离以及支撑装置高度进行所述待测区域的土方量测量。

本发明还提供一种基于惯性测量单元的测量系统，其特点在于，所述测量系统包括一载具、一rtk接收机、一支撑装置以及一处理模块，所述测量系统用于实现如上所述的土方测量方法。

本发明还提供一种基于惯性测量单元的rtk接收机，其特点在于，所述rtk接收机用于如上所述的测量系统。

在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。

本发明的积极进步效果在于：

本发明能够从根本上杜绝人为测量扶杆不垂直带来的测量误差，提高精度，并能够提升作业效率降低劳动强度，对测量结果进行加密提高安全性。

附图说明

图1为本发明实施例1的测量系统的结构示意图。

图2为本发明实施例1的土方测量方法的流程图。

图3为本发明实施例1的土方测量方法的另一流程图。

图4为本发明实施例2的土方测量方法的流程图。

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

实施例1

参见图1，本实施例提供一种测量系统，所述测量系统包括一载具1、一rtk接收机2、一支撑装置3以及一处理模块4。

所述处理模块可以为pc端、平板或手机。

本实施例中所述处理模块集成在所述rtk接收机中。

所述支撑装置用于固定于所述载具上并支撑所述rtk接收机，所述rtk接收机上包括一惯性测量单元。

所述载具用于在待测区域中按照目标轨迹行使。

在行驶过程中所述rtk接收机用于采集定位信息，所述定位信息包括定位坐标以及惯性测量单元获取的rtk接收机的姿态信息；

所述处理模块用于接收所述定位信息、所述载具在支撑装置底部的位置到地面的高度以及支撑装置高度进行所述待测区域的土方量测量。

具体地，所述惯性测量单元包括一三轴加速度计以及一三轴陀螺仪。

rtk接收机用于获取gnss信息以获取所述定位坐标，并通过所述三轴加速度计获取固有加速度值，通过三轴陀螺仪获取角速度值；

所述rtk接收机用于根据固有加速度值及角速度值获取rtk接收机的姿态信息。

进一步地，所述rtk接收机包括所述处理模块，所述rtk接收机还包括一输入模块，所述输入模块用于输入所述载具高度和/或支撑装置高度。

优选地，所述测量系统包括一显示模块，显示模块用于根据所述定位信息通过3d可视化视图显示rtk接收机的姿态及位置。

较佳地，所述载具用于判断行驶是否到达预设距离，若是则停止；

所述rtk接收机用于通过所述惯性测量单元判断载具是否停止，若是则采集定位信息。

较佳地，本实施例的测量系统可用于方格网测量：

所述rtk接收机用于在所述待测区域内获取一第一测量点的定位信息；

所述rtk接收机用于获取所述定位信息的经纬度，根据所述经纬度依据预设间距距离，选取一第二测量点的经纬度；

所述载具用于根据所述第二测量点的经纬度行驶至所述第二测量点以获取第二测量点的定位信息；

所述rtk接收机用于根据第一测量点和第二测量点的经纬度获取所述待测区域中方格网全部测量点的经纬度集合；

所述载具用于根据所述经纬度集合依次测量方格网中的全部测量点的定位信息。

进一步地，所述载具下方位于支撑装置底部的位置设有红外测距装置，所述红外测距装置用于获取载具下方距离地面的距离。

所述处理模块用于接收所述定位信息、所述距离地面的距离以及支撑装置高度进行所述待测区域的土方量测量。

参见图1，利用上述测量系统，本实施例还提供一种土方测量方法，包括：

步骤100、所述载具在待测区域中按照目标轨迹行使，在行驶过程中所述rtk接收机采集定位信息，所述定位信息包括定位坐标以及惯性测量单元获取的rtk接收机的姿态信息；

步骤101、所述处理模块接收所述定位信息、所述载具在支撑装置底部的位置到地面的高度以及支撑装置高度进行所述待测区域的土方量测量。

具体地，所述惯性测量单元包括一三轴加速度计以及一三轴陀螺仪，所述rtk接收机采集定位信息包括：

rtk接收机获取gnss信息以获取所述定位坐标，并通过所述三轴加速度计获取固有加速度值，通过三轴陀螺仪获取角速度值；

根据固有加速度值及角速度值获取rtk接收机的姿态信息。

进一步地，所述rtk接收机包括所述处理模块，所述rtk接收机还包括一输入模块。

所述土方测量方法包括：所述输入模块输入所述载具高度和支撑装置高度。

较佳地，所述测量系统包括一显示模块，所述土方测量方法包括：

显示模块根据所述定位信息通过3d可视化视图显示rtk接收机的姿态及位置。

进一步地，所述步骤100包括：

所述载具判断行驶是否到达预设距离，若是则停止；

所述rtk接收机通过所述惯性测量单元判断载具是否停止，若是则采集定位信息。

进一步地，步骤100包括：

步骤1001、在所述待测区域内获取一第一测量点的定位信息；

步骤1002、获取所述定位信息的经纬度，根据所述经纬度依据预设间距距离，选取一第二测量点的经纬度；

步骤1003、所述载具根据所述第二测量点的经纬度行驶至所述第二测量点以获取第二测量点的定位信息；

步骤1004、根据第一测量点和第二测量点的经纬度获取所述待测区域中方格网全部测量点的经纬度集合；

步骤1005、所述载具根据所述经纬度集合依次测量方格网中的全部测量点的定位信息。

本实施例能够从根本上杜绝人为测量扶杆不垂直带来的测量误差，提高精度，并能够提升作业效率降低劳动强度，对测量结果进行加密提高安全性，而且本实施例能够实现方格网土方测量。

实施例2

本实施例与实施例1基本相同，不同之处仅在于：

本实施例的测量系统可用于等高线测量：

所述rtk接收机用于在所述待测区域内获取一第一测量点的定位信息；

所述rtk接收机用于获取所述定位信息的经纬度及海拔高度；

所述rtk接收机用于获取以第一测量点为圆心并以预设间距为半径的圆的经纬度集合；

所述载具用于根据所述经纬度集合行驶，在所述圆上获取与所述第一测量点海拔高度相同的位置点作为第二测量点；

所述rtk接收机用于将所述第二测量点作为第一测量点后重新执行所述土方测量方法直至获取所述待测区域中与所述第一测量点海拔高度相同的全部测量点的定位信息。

利用上述测量系统，本实施例还提供一种土方测量方法，包括：

步骤200、在所述待测区域内获取一第一测量点的定位信息；

步骤201、获取所述定位信息的经纬度及海拔高度；

步骤202、获取以第一测量点为圆心并以预设间距为半径的圆的经纬度集合；

步骤203、所述载具根据所述经纬度集合行驶，在所述圆上获取与所述第一测量点海拔高度相同的位置点作为第二测量点；

步骤204、将所述第二测量点作为第一测量点；

当获得第三测量点时，需要进行查重，排除第一测量点和第三测量点是同一个点。

步骤205、判断是否获取所述待测区域中与所述第一测量点海拔高度相同的全部测量点的定位信息，若是则执行步骤206，若否则再次执行步骤200。

步骤206、所述处理模块接收所述定位信息、所述载具在支撑装置底部的位置到地面的高度以及支撑装置高度进行所述待测区域的土方量测量。

实施例3

本实施例与实施例1基本相同，不同之处仅在于：

所述支撑装置为支撑杆，所述rtk接收机设于所述支撑杆的顶部，所述支撑杆的下部延伸至所述载具的底面，所述下部设有设有一伸缩装置，所述下部的底端设有一滚轮，所述滚轮与所述载具的车轮处于同一平面。

利用所述支撑杆能够直接获取支撑杆底部到rtk的距离，从而计算出地面的坐标点。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。