专利名称：测算数据的系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及测绘领域，特别涉及一种测算数据的系统。
背景技术：
在野外测量及室外测量时大多使用全站仪、经纬仪或超站仪(智能测量机器人)等仪器，或使用GPS定位技术测算数据。全站仪、经纬仪或超站仪等仪器，在使用上普遍存在设站多，误差传递大的缺点，这些仪器须以两已知点定向为前提向前推算未知点数据，但实际工作环境中两已知点的位置距离、架设站效果、通视环境等大多不理想，外加两固定已知点大多经长时间放置、一般都没有必要的隔离网等保护设施，岩土松动或人为因素所引起的位移很难避免，进而影响测量精度。另外，虽然GPS定位技术很成熟，但针对某些特殊环境下RTK却很不方便或难以使用，例如山顶、山谷、断崖、塔顶等不规则高大物体的外檐及 顶部，使用GPS尽管能很好接受卫星信号，但工作人员实际操作起来很不方便并且带有很大的不安全性。现在外业测量时，经常全站仪和GPS两台仪器配合使用。首先用GPS在合适的位置定位两固定点，求出两点的坐标，然后把全站仪架设在其中一固定点上，输入该点坐标，用另一点做后视点定向，两点定向后再进行所要求的测算数据和放样等工作，但是，两种仪器配合使用也有很大不足仪器操作时费时费力，传导和计算数据量大，误差累加无法避免，计算方法繁琐容易出错，需要多人配合，仪器携带不方便，工作效率低等。
实用新型内容为了弥补现有技术中测算数据的不足，克服两点定向方法的局限性。本实用新型实施例提供了一种测算数据的系统，以提高测算数据及定位导航时的效率。所述技术方案如下一种测算数据的系统，所述系统包括GPS接收机用于采集定位中心点的坐标信息，所述定位中心点的坐标信息包括平面坐标和高程；所述GPS接收机的定位中心点处嵌入一光纤陀螺寻北仪，用于测量所述光纤陀螺寻北仪所在轴方向与真北方向的真方位角；所述GPS接收机的定位中心点处固定一红外线测距装置，且所述红外线测距装置的红外线光束发射轴线方向与所述光纤陀螺寻北仪的寻北轴线方向是同一方向，所述红外线测距装置用于测量所述定位中心点与待测点的距离；所述GPS接收机的定位中心点外围位置设置一俯仰角光栅电子测角元件，用于测量定位中心点与待测点的俯仰角；所述GPS接收机、所述光纤陀螺寻北仪、所述红外线测距装置与所述俯仰角光栅电子测角元件都由数据线连接至数据处理系统，所述数据处理系统用于根据所述定位中心点的坐标信息、所述定位中心点与待测点的距离、所述真方位角、经差的奇函数及所述定位中心点与待测点的俯仰角，计算出待测点的坐标信息。作为上述实施方式的优选，所述数据处理系统包括计算平面坐标单元和计算高程单元；所述计算平面坐标单元，用于根据所述定位中心点的坐标信息中的平面坐标、所述定位中心点与待测点的距离、所述真方位角及经差的奇函数，计算出所述待测点的平面坐标；所述计算高程单元，用于根据所述定位中心点的坐标信息中的高程、所述定位中心点与待测点的距离及所述俯仰角，计算出所述待测点的高程。作为上述实施方式的优选，所述计算平面坐标单元，具体用于根据所述真方位角及经差的奇函数得到定位中心点到待测点之间的坐标方位角，并根据所述定位中心点的坐标信息中的平面坐标、所述定位中心点与待测点的距离、所述定位中心点到待测点之间的 坐标方位角，计算出所述待测点的平面坐标。作为上述实施方式的优选，所述系统还包括显示器，所述显示器连接所述GPS接收机、所述光纤陀螺寻北仪、所述红外线测距装置、所述俯仰角光栅电子测角元件和所述数据处理系统。本实用新型实施例提供的技术方案带来的有益效果是对两点定向计算方法新突破，由传统的两已知点定向后推算未知点数据，变为由一个已知点数据通过相应辅助角直接推算未知点信息，这是一种理论革新；无需设站，避免仪器利用已知点整平、对中等因素所带来的无法避免的累计误差；且弥补了全站仪和GPS接收机本身的不足，避免了对控制点的依赖。
为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见，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I是本实施例I中提供的测算数据的系统结构示意图；图2是本实施例I中提供的测算数据的原理示意图；图3是本实施例I中提供的真方位角的示意图；图4是本实施例I中提供的真方位角与坐标方位角之间的关系示意图；图5是本实施例I中提供的子午线与平行圈的关系示意图；图6是本实施例I中提供的俯仰角与待测点高程的示意图；图7是本实施例I中提供的测算数据的系统的剖面图。主要组件说明I、GPS接收机； 2、红外线测距装置3、俯仰角光栅电子测角元件；4、光纤陀螺寻北仪；5、内置天线；6、显示器；7、联接对中杆丝套； 8、功能按键；9、数据处理系统；10、摄像端头；11、录音、播放装置；12、同心轴线；[0030]13、电池；14、充电端口；15、红外线光束； 16、主板；17、定位中心点； 18、数据线；19、数据传输端口。
具体实施方式
为更加清楚地说明本实用新型的目的、技术方案和优点，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。实施例I参见图1，本实用新型提供了一种测算数据的系统，所述系统包括GPS接收机I、光纤陀螺寻北仪4、红外线测距装置2、俯仰角光栅电子测角元件3和数据处理系统其中，该GPS接收机定位中心点17位置嵌入光纤陀螺寻北仪4，在该定位中心点位置固定红外线测距装置2，并在定位中心点外围位置俯仰角光栅电子测角元件3 ;且GPS接收机I、光纤陀螺寻北仪4、红外线测距装置2与俯仰角光栅电子测角元件3分别与一数据处理系统9进行连接。其中，GPS接收机用于采集定位中心点的坐标信息，该定位中心点的坐标信息包括平面坐标和高程；光纤陀螺寻北仪用于测量光纤陀螺寻北仪所在轴方向与真北方向的真方位角；红外线测距装置用于测量定位中心点与待测点之间的距离；俯仰角光栅电子测角元件用于测量定位中心点与待测点的俯仰角；数据处理系统用于根据定位中心点的坐标信息、定位中心点与待测点的距离、真方位角、经差的奇函数及定位中心点与待测点的俯仰角，计算出待测点的坐标信息。具体地，该步骤中固定红外线测距装置时，要求红外线测距装置的红外线光束15发射轴线方向与光纤陀螺寻北仪的寻北轴线方向是同一方向。实际应用中，设置GPS接收机后，要检查GPS接收机网络信号或与附近已有基准站的信号连接情况，转换坐标系解算参数验证精度，确保信号的稳定度和所需强度，从而确保所测数据的精确度。下面具体说明该测算装置测算出待测点的坐标的过程I、开启GPS接收机，通过GPS定位测得定位中心点的坐标值。具体地，开启GPS接收机后，对该GPS接收机设置相应参数，并通过联接对中杆丝套7对GPS接收机的对中杆进行校正，检验该定位中心点，此时将GPS接收机测得的数据发送到数据处理系统或在当前系统的显示屏上显示出来。其中，GPS接收机测得的A点坐标
为(. , )!a , 4), h表示平面坐标二A表示高程。本实施例中的GPS定位采用RTKUeal - time kinematic，实时动态差分法)，RTK能够在野外实时得到厘米级定位精度的测量方法，采用了载波相位动态实时差分方法。其中，GPS测量的水平精度为±lcm+lppm;GPS测量的垂直精度为±2cm+lppm ;静态、快速静态平面精度为±2. 5mm+lppm ;静态、快速静态高程精度为±5mm+lppm。2、开启红外线测距装置，该红外线测距装置测出某定位中心点到待测点的距离；实际应用中，开启红外线测距装置后，将红外测距装置测出的定位中心点到对待测点的距离数据这ΛΒ传入数据处理系统，并通过数据处理系统将该距离数据显示在显示屏上。本实施例中计算平面坐标的原理示意图如图2所示，GPS接收机测得已知A点的坐标为(h、·^、& )，红外线测距装置测得A到B的长度为Sais ,设定am为k到B之间的坐标方位角，该坐标方位角通过后续步骤得到，此时待测点B的坐标为
Χ = Ka +Axdii其中，Λ—、Α>'μ分别为X轴和γ轴方向的坐标增量。
其中，表示A到B的距离，表示坐标方位角。将式(1-2)代入式(1-1)，则有
因此，在A点的坐标xA、yA,A到B的长度Sm，及其坐标方位角均为已知时，就可以用上述公式计算出待测点B的平面坐标X3,其中，坐标方位角^由嵌入式光纤陀螺寻北仪所测方位角经过改正求出，下面介绍如何计算出坐标方位角 。3、开启光纤陀螺寻北仪，该光纤陀螺寻北仪测得所在轴方向与真北方向的真方位角，并根据真方位角与坐标方位角之间的关系得到坐标方位角，根据定位中心点的坐标信息中的平面坐标、定位中心点与待测点的距离及该坐标方位角，计算出待测点的平面坐标；其中，光纤陀螺寻北仪与所求坐标方位角关系示意图如图3所示，A1为光纤陀螺寻北仪所在轴线方向，即红外线光束所在方向与真北方向的夹角，并将光纤陀螺寻北仪所测真方位角传入数据处理系统。而根据图4所示，真方位角A'与坐标方位角之间存在如下关系= ^+7 ,因此，所求红外线光束所在坐标方位角力a = Α'-γ。其中，V表亍经差的奇函数，其在一定范围内是固定常数，实际应用中可以根据下面介绍的内容得到 参见图5所示的子午线与平行圈的示意 Yl对上述公式进行高斯投影公式求偏导数，得到
权利要求1.ー种测算数据的系统，其特征在于，所述系统包括 GPS接收机用于采集定位中心点的坐标信息，所述定位中心点的坐标信息包括平面坐标和闻程； 所述GPS接收机的定位中心点处嵌入一光纤陀螺寻北仪，用于测量所述光纤陀螺寻北仪所在轴方向与真北方向的真方位角； 所述GPS接收机的定位中心点处固定一红外线测距装置，且所述红外线测距装置的红外线光束发射轴线方向与所述光纤陀螺寻北仪的寻北轴线方向是同一方向，所述红外线测距装置用于测量所述定位中心点与待测点之间的距离； 所述GPS接收机的定位中心点外围位置设置ー俯仰角光栅电子测角元件，用于测量定位中心点与待测点的俯仰角； 所述GPS接收机、所述光纤陀螺寻北仪、所述红外线测距装置与所述俯仰角光栅电子测角元件都由数据线连接至数据处理系统，所述数据处理系统用于根据所述定位中心点的坐标信息、所述定位中心点与待测点的距离、所述真方位角、经差的奇函数及所述定位中心点与待测点的俯仰角，计算出待测点的坐标信息。
2.如权利要求I所述的系统，其特征在于，所述数据处理系统包括计算平面坐标单元和计算高程单元； 所述计算平面坐标单元，用于根据所述定位中心点的坐标信息中的平面坐标、所述定位中心点与待测点的距离、所述真方位角及经差的奇函数，计算出所述待测点的平面坐标; 所述计算高程単元，用于根据所述定位中心点的坐标信息中的高程、所述定位中心点与待测点的距离及所述俯仰角，计算出所述待测点的高程。
3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述计算平面坐标单元，具体用于根据所述真方位角及经差的奇函数得到定位中心点到待测点之间的坐标方位角，井根据所述定位中心点的坐标信息中的平面坐标、所述定位中心点与待测点的距离、所述定位中心点到待测点之间的坐标方位角，计算出所述待测点的平面坐标。
4.如权利要求I所述的系统，其特征在于，所述系统还包括显示器，所述显示器连接所述GPS接收机、所述光纤陀螺寻北仪、所述红外线测距装置、所述俯仰角光栅电子测角元件和所述数据处理系统。
专利摘要本实用新型公开了一种测算数据的系统，属于测绘领域。所述系统包括在GPS接收机的定位中心点处嵌入光纤陀螺寻北仪，在定位中心点处固定红外线测距装置，在所述定位中心点外围位置设置俯仰角光栅电子测角元件，并根据这些装置采集或测量得到的数据进行运算后得到待测点的坐标。本实用新型对两点定向计算方法新突破，由传统的两已知点定向后推算未知点数据，变为由一个已知点数据通过相应辅助角直接推算未知点。这是一种理论革新，无需设站，避免仪器利用已知点整平、对中等因素所带来的无法避免的传统误差，且弥补了全站仪和GPS接收机本身的不足的，避免了对控制点的依赖。
文档编号G01C3/00GK202757622SQ20122016464
公开日2013年2月27日 申请日期2012年4月18日 优先权日2012年4月18日
发明者赵广超 申请人:赵广超