一种自稳测距辅助的RTK数据采集系统及其测量方法与流程

本发明涉及rtk测量领域，具体指有一种自稳测距辅助的rtk数据采集系统。

背景技术：

载波相位差分技术(realtimekinematic,简称rtk)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。随着rtk技术的不断发展，rtk天线的应用越来越广泛。

在rtk系统测量大面积区域时，需要人工测量rtk装置与地面之间的高度差，再通过rtk系统计算出的坐标信息与高度差进行处理得到地面实际的位置信息，这样的系统或测量方法效率低下，需要动用大量的人力，特别在测量沙滩、软泥等地面时由于测杆底部无法固定，导致测量精度严重降低。

针对上述的现有技术存在的问题设计一种自稳测距辅助的rtk数据采集系统是本发明研究的目的。

技术实现要素：

针对上述现有技术存在的问题，本发明在于提供一种自稳测距辅助的rtk数据采集系统及其测量方法，能够有效解决上述现有技术存在的问题。

本发明的技术方案是：

一种自稳测距辅助的rtk数据采集系统，包含rtk测量单元、稳定单元、测距单元、数据处理单元；

所述稳定单元包含固定组件和活动组件；

所述测距单元固定连接于所述rtk测量单元的下侧，所述rtk测量单元和所述测距单元固定连接于所述活动组件并跟随所述活动组件活动，所述活动组件用于调节所述rtk测量单元和所述测距单元之间的连线垂直于水平面；

所述数据处理单元通信连接所述rtk测量单元和所述测距单元，所述数据处理单元储存有所述rtk测量单元和所述测距单元之间的距离信息。

进一步地，所述固定组件连接至相应的活动装置。

进一步地，所述测距单元通过连接杆固定连接于所述rtk测量单元的下侧。

进一步地，所述距离信息为所述连接杆的长度与所述测距单元的高度之和。

进一步地，所述稳定单元是稳定器、云台其中的一种。

进一步地，所述测距单元是激光测距单元、声波测距单元其中的一种。

进一步提供一种自稳测距辅助的rtk测量方法，基于固定设置的基准站、活动设置的流动站，所述流动站是权利要求1所述的rtk数据采集系统，包含以下步骤：

s1，获取所述rtk测量单元和所述测距单元之间的距离信息l；

s2，所述稳定单元调节所述活动组件使所述rtk测量单元和所述测距单元之间的连线垂直于水平面；

s3，流动站接收卫星信号以及来自基准站的相位差分信号，通过差分校正转换得到tt时刻rtk测量单元所处的参考点位置p0(xt，yt，zt)；

s4，测距单元测量测距单元与地面之间的高度信息h；

s5，计算并储存目标地面的位置信息p，p＝(xt，yt，zt-h-l)。

进一步地，所述测距单元通过连接杆固定连接于所述rtk测量单元的下侧，所述距离信息l为所述连接杆的长度与所述测距单元的高度之和。

进一步地，步骤s2后，进一步包含以下步骤：

s2.1，通过测距单元多次测量测距单元与地面之间的高度，若多次测量的高度均一致，则进入步骤s3。

进一步地，步骤s5之后进一步包含：

s6，多次移动所述流动站并重复步骤s2-s5，直至所述流动站闭合路径于待测区域。

因此，本发明提供以下的效果和/或优点：

本发明提供的系统，在利用rtk测量系统进行大面测量时，可以有效替代测杆，无需再通过测杆固定rtk测量单元，更无需通过测杆多次架站完成稳定工作，可直接移动到所需位置并通过测距单元自动测量其与地面之间的距离，数据处理单元通过rtk测量单元转换得到的参考点位置信息，可直接输出准确的实际位置信息。整个过程无需人工进行繁杂的固定测杆、测量地面距离信息等，具有高效、自动完成等特点。

本发明通过稳定单元连接测距单元，更具体地，稳定单元是云台、稳定器等其中的一种，其可以自动将测距单元与rtk测量单元之间的连线快速、稳定、自动地调节至与水平面垂直，减少了人工架站、摆正rtk测量单元等工作，大大提高了工作效率。

本发明提供的方法，可以自动测定区域内的位置信息，其精度符合工作需求，无需人工操作即可多次移动、多次自动测量，从而完成一个闭合路径下的测量，并输出数据。

本发明的测距单元的精度比rtk测量单元精度小一个数量级，本发明中最终对应目标位置p点坐标(x，y，z)按rtk测量系统精度处理，满足rtk测量的精度要求。

应当明白，本发明的上文的概述和下面的详细说明是示例性和解释性的，并且意在提供对如要求保护的本发明的进一步的解释。

附图说明

图1为实施例一的结构示意图。

图2为实施例一的工作状态示意图。

图3为实施例二的流程示意图。

图4为对比实验数据表格。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员理解，现将实施例结合附图对本发明的结构作进一步详细描述：

参考图1，一种自稳测距辅助的rtk数据采集系统，包含rtk测量单元1、稳定单元2、测距单元3、数据处理单元4，

所述稳定单元2包含固定组件201和活动组件202；本实施例中，固定组件201连接至可以移动的装置，例如四轮沙滩车、三轮车、肩扛式支架、推车等，也可以通过操作人员手持固定组件201从而起到移动和稳定停靠在某一位置的作用，用于在待测区域移动稳定单元2。本实施例中，活动组件202可以是能够自动调节多个方向的装置，例如云台、稳定器等，也可以是电动调节多个方向的装置，通过内部的感应器感知活动组件202的方向并通过内部的多个电机控制活动组件202，达到后续的垂直效果。并且，本实施例中，稳定单元2为市面上可直接采购的云台、稳定器等装置，在此不展开具体阐述其结构或工作原理。

所述测距单元3固定连接于所述rtk测量单元1的下侧，所述rtk测量单元1和所述测距单元3固定连接于所述活动组件202并跟随所述活动组件202活动，所述活动组件202用于调节所述rtk测量单元1和所述测距单元3之间的连线垂直于水平面；本实施例中，所述测距单元3通过连接杆5固定连接于所述rtk测量单元1的下侧，通过连接杆5可以固定测距单元3位于所述rtk测量单元1的下侧，并且连接杆5的长度固定，也可使其之间的距离固定，便于通过操作人员直接测量其长度后预先储存于数据处理单元4，在其他实施例中，所述测距单元3和所述rtk测量单元1之间的连接结构也可以是其他固定长度的结构，例如支架、连接管等。

所述数据处理单元4通信连接所述rtk测量单元1和所述测距单元3，所述数据处理单元4储存有所述rtk测量单元1和所述测距单元3之间的距离信息。数据处理单元4是具有数据处理、储存数据等功能的单元，在数据处理单元4存储有所述数据处理单元4储存有所述rtk测量单元1和所述测距单元3之间的距离信息，本实施例中，所述距离信息为所述连接杆5的长度与所述测距单元的高度之和。

工作原理：参考图2，在数据处理单元4中预先储存述连接杆5的长度信息l，所述稳定单元2调节所述活动组件202使所述rtk测量单元1和所述测距单元3之间的连线垂直于水平面；数据处理单元4通过rtk测量单元1接收卫星信号以及来自基准站的相位差分信号，接着数据处理单元通过差分校正转换得到tt时刻rtk测量单元1所处的参考点位置p0(xt，yt，zt)；测距单元3测量测距单元3与地面之间的高度信息h；最后数据处理单元4计算并储存目标地面的位置信息p，p＝(xt，yt，zt-h-l)，最终获得所测量点的位置。

进一步地，所述固定组件201连接至相应的活动装置，本实施例连接的是沙滩四驱车。

进一步地，所述距离信息为所述连接杆5的长度与所述测距单元的高度之和。

进一步地，所述稳定单元2是稳定器、云台其中的一种。

进一步地，所述测距单元3是激光测距单元、声波测距单元其中的一种。

精度分析：

rtk测量单元的精度情况：

rtk测量平面精度(xt，yt)为：±(10mm+1ppm)rms。

rtk测量高程精度(zt)为：±(20mm+1ppm)rms。

测距单元的精度情况：

测量距离≤50m，测量精度：±1mm。

由于在测量范围内，激光测距精度比rtk测量精度小一个数量级，本发明中最终对应目标位置p点坐标(x，y，z)按rtk测量系统精度处理，满足rtk测量的精度要求。

实施例二

进一步提供一种自稳测距辅助的rtk测量方法，基于固定设置的基准站、活动设置的流动站，所述流动站是实施例一所述的rtk数据采集系统，参考图3，包含以下步骤：

s1，获取所述rtk测量单元和所述测距单元之间的距离信息l；

s2，所述稳定单元调节所述活动组件使所述rtk测量单元和所述测距单元之间的连线垂直于水平面；

s2.1，通过测距单元多次测量测距单元与地面之间的高度，若多次测量的高度均一致，则进入步骤s3；

s3，流动站接收卫星信号以及来自基准站的相位差分信号，通过差分校正转换得到tt时刻rtk测量单元所处的参考点位置p0(xt，yt，zt)；

s4，测距单元测量测距单元与地面之间的高度信息h；

s5，计算并储存目标地面的位置信息p，p＝(xt，yt，zt-h-l)；

s6，多次移动所述流动站并重复步骤s2-s5，直至所述流动站闭合路径于待测区域。

进一步地，所述测距单元通过连接杆固定连接于所述rtk测量单元的下侧，所述距离信息l为所述连接杆的长度信息。

本实施例的工作原理与实施例一类似，在此不再赘述。

实验数据

通过本发明提供的系统与方法，在2021年5月，在对福建省福州市平潭海滩进行测量期间，平潭海滩属于沙滩地形，其地表不平整并且松散。本发明与传统方法的测量精度进行对照，图4为对比实验数据表格，图4中，x、y、z分别表示在平潭海滩测量得到的坐标。从图4可知，本申请所提供的系统与方法，由于不需要人工扶杆测量，因此本申请的测量数据稳定、更加接近实际的坐标，其偏差均小于1，而传统方法由于需要人工扶杆测量并带入误差，在沙滩地形下测杆底部与软质沙滩面接触深度无法准确控制，传统方法所得到的xyz数据与实际坐标误差更大，其偏差可能大于2.5。同时本申请还具有测量时间大大缩短的特点，通过小车自动行走、通过本系统自动稳定、测量，在一个1km*0.2km的沙滩按照1:500的比例尺测量，通过传统工具与测量方法所需要的时间约为8～10小时，本系统与测量方法测量所需的时间约为2-3小时，效率大大提高。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属于本发明的涵盖范围。