能测量坐标和接收电台差分信号的全站RTK手簿的制作方法

本发明属于一种能测量坐标和接收电台差分信号的全站rtk手簿。

背景技术：

卫星定位rtk是现代工程测量中不可缺少的仪器，它采用了自架电台或者借用网络，将基站动态实时差分信号传输到移动站接收机，实现在野外实时得到厘米级定位精度的测量方法，它的出现为工程放样、地形测图，各种控制测量，极大地提高了外业作业效率。

现有的卫星定位rtk测量仪器，移动站接收机用于接收基站差分信号的接收单元都是安装在移动站天线机头盒子内，这种结构形式无形中增加了移动站机头的重量，因为移动站机头是安装在对中杆顶端进行测量的，在野外作业时，机头重则手握对中杆的扭矩就大，容易让人疲劳，如需要将移动站举高的情况下，机头重,会更加费力且有滑落的危险，从这个角度来讲，rtk移动站天线机头越轻越好；另外，现有的卫星定位rtk测量仪器，所测的每一个点，测量人员都必须扛着仪器亲自到测点处测量，才能获取测量数据，如遇到人不能去到河道、深沟、陡崖或者有遮挡没有足够卫星信号的树林、墙角，就很困难或无法进行测量。

技术实现要素：

本发明的目的就是提供一种能测量坐标和接收电台差分信号的全站rtk手簿，该手簿除具有常规rtk手簿功能外还能接收电台差分信号和测量坐标、高程，以解决现有卫星定位rtk测量仪器使用中不能获取rtk测点以外地形点的问题。

技术方案：

能测量坐标和接收电台差分信号的全站rtk手簿，包括rtk手簿，电子模块；在加大的现有rtk手簿底盒中安装了带有摄像头并能测量平距、高差的激光测距仪模块；安装有用于测量方位角的两个或以上个数的交叉成确定角度的电子指南针a、电子指南针b和电子指南针c或陀螺仪以及电台差分接收单元构成的新型手簿。

所述加大的现有rtk手簿底盒，是把现有rtk手簿底盒的宽度或长度增加到能安装摄像头并能测量平距、高差的激光测距仪模块；能安装两个或三个电子指南针、电台差分接收单元以及陀螺仪等器件。

在全站rtk手簿底盒腔体内前端安装有用于测量平距、高差的激光测距仪。

在全站rtk手簿底盒腔体内安装有用于接收电台基站差分信号的电台差分单元。

在全站rtk手簿底盒腔体内以相互垂直的方式安装有用于测量方位角的电子指南针和电子指南针。

全站rtk手簿底盒内安装的用于测量方位角的电子指南针可根据精度要求，采用3个电子指南针a、电子指南针b和电子指南针c按120度交叉组合。

2个相互垂直安装或3个按120度交叉组合安装的用于测量方位角的电子指南针a、电子指南针b和电子指南针c测出的2个或3个方位角数据，除用于解算坐标数据，其互差值还显示在屏幕上，用于监视测点的相对精度。

安装在全站rtk手簿底盒腔体内的陀螺仪是另一种测量方位角的方式。

具体的构成方式：是在现有的长方形rtk手簿上盖上镶嵌有显示屏和按键；上盖下面的底盒内左前端通过螺钉安装有带有摄像头并能测量平距、高差的激光测距仪；在底盒内左半部中间位置通过螺钉，固定安装有用于测量方位角的两个相互垂直或三个成120度交叉安装的高精度电子指南针或陀螺仪；底盒内下端用双面胶粘固有为手簿提供电源的电池；底盒内右半部中间位置通过螺钉，固定安装有用于接收电台差分信号的电台差分单元，其内置抽拉式接收天线底部用螺钉固定，并通过导线与电台差分单元连接，天线另一端嵌入式安装在底盒右前端外壳上，天线可抽出拉长；rtk主板通过螺钉固定在底盒右前端。

使用方法：按照上述方式制成的全站rtk手簿，与对中杆和天线机头组成的全站rtk，首先可以通过全站rtk与现有的rtk测量方法一样测出某一测点a的坐标xayaza储存，在全站rtk手簿上将rtk测量功能调转至手簿坐标测量功能，通过全站rtk手簿上的激光测距仪测出a点到另外一测点b点的平距离d，高差h，指南针测出方位角α。通过数学计算，我们就可以得出a点到b点的坐标增量△x△y△z，加上a点的起始坐标xayaza，得到未知点b点的坐标xbybzb。

测平距离、高差和方位角时，如果看不清目标，可通过激光测距仪摄像头拉近放大观测。用两个交叉成90度安装的电子指南针的方式，可测出激光测距仪激光束的两组方角度数据，解算出两套坐标数据；采用三个交成120度安装的电子指南针的方式，可测出激光测距仪激光束的三组方角度数据，解算出三套坐标数据。解算出的多组坐标数据通过平差计算得出比单组数据精度更高的坐标数据，同时xyz坐标值互差值显示在屏幕上，用于监视测点的相对精度。

理论上，如果没有受到磁场干扰，指南针工作正常，忽略制造误差的情况下，xyz坐标互差值应该为0，如果互差值大，超出精度范围，不能满足当前测量要求，可将全站rtk手簿绕8字旋转几次再测量，直至满足要求。

两个叉成90度安装的电子指南针a和电子指南针b，平差后测点坐标值为：x=(xa+xb)/2,y=(ya+yb)/2,z=(za+zb)/2，xyz显示在手簿显示屏左下方；互差值σx=xa-xb,σy=ya-yb,σz=za-zb,互差值σxσyσz显示在手簿显示屏右下方；三个交叉成120度安装的电子指南针a、电子指南针b和电子指南针c，平差后测点坐标值为：x=(xa+xb+xc)/3,y=(ya+yb+yc)/3,z=(za+zb+zc)/3,xyz显示在手簿显示屏左下方；互差值σx1=xa-xb,σy1=ya-yb,σz1=za-zb；互差值σx2=xa-xc,σy2=ya-yc,σz2=za-zc；；互差值σx1σy1σz1显示在手簿显示屏中下方；互差值σx2σy2σz2显示在手簿显示屏右下方。

指南针测得的方位角α=δ+β，δ为当前电子指南针读数，β为全站rtk手簿出厂前在无磁场干扰情况下测得的激光测距仪激光轴实际方位角减电子指南针读数的差值，这一计算过程是在手簿内通过软件完成。

如采用陀螺仪测量方位角，使用方法同上。也是首先通过rtk测出某一测点a的坐标xayaza储存，在全站rtk手簿上将rtk测量功能调转至手簿坐标测量功能，通过全站rtk手簿上的激光测距仪测出a点到另外一测点b点的平距离d，高差h，陀螺仪测量方位角α。通过数学计算，我们就可以得出a点到b点的坐标增量△x△y△z，加上a点的起始坐标xayaza，得到未知点b点的坐标xbybzb。

以此类推，可以测得其它点的坐标，而a点处的rtk原地不动，实现采一个rtk点的同时采多个地形点的目的。

按照上述方式制成的能测量坐标和接收电台差分信号的全站rtk手簿，通过安装在手簿内的电台差分单元，接收来自电台传输的基站差分信号，配合rtk对中杆上的移动站机头，来获取测点坐标，并以此测点作为测站，通过安装在手簿内的激光测距仪和两个或三个交叉安装的电子指南针获取测站以外测点的平距、高差和方位角，最终解算出rtk测点以外测点坐标。

在地形测量实际使用中，与传统rtk相比，全站rtk测一排rtk点,就能采到3排以上的地形点，工作效率提高3倍以上，劳动强度仅为传统rtk测量的1/3，而且很好地解决了测河道对岸、深沟、陡崖等特殊情况下测量人员无法去到测点位置，不能采点问题；在有遮挡没有足够卫星信号的森林、墙角，又可以在有信号的地方采点，近距离测量没有信号的地方；森林里还可以做短距离导线测量测图。

附图说明

图1是全站rtk手簿上盖示意图。

图2是采用两个电子指南针的全站rtk手簿底盒内各单元组成示意图。

图3是全站rtk手簿采用三个电子指南针的结构图。

图4是全站rtk手簿坐标互差在显示屏上的位置图。

图5是采用陀螺仪测量方位角的全站rtk手簿底盒内各单元组成示意图。

具体实施方式

以下结合附图，作为实施例对技术方案作具体说明。

参照图1、2,本发明全站rtk长方形手簿上盖3的前端开孔镶嵌安装有手簿显示屏1，显示屏1通过排线g4插入主板插槽g28内，用于显示rtk测量的各种数据、文件和测量状态等信息。后端开孔镶嵌胶粘安装有手簿按键组2，手簿按键组2通过排线h5插入主板插槽h29内，用于手簿输入数字、字母和符号等字符。

参照图2,本发明全站rtk手簿底盒23内左前端通过4螺钉a9固定安装有带有摄像头并能测量平距、高差的激光测距仪模块10，激光测距仪模块10通过排线a11插入主板插槽a12内；激光测距头7，嵌入式安装在底盒外壳左前端开孔6内；底盒内左半部中间位置通过8颗螺钉b13和螺钉c17，固定安装有用于测量方位角的两个相互交叉成90度角的高精度电子指南针a14和电子指南针b18，电子指南针a14通过排线b15插入主板插槽b16内；电子指南针b18通过排线c19插入主板插槽c20内；底盒内下端双面胶粘固电池22，通过导线a21焊接在主板27上，为手簿提供电源；底盒内右半部中间位置通过螺钉e32固定安装有用于接收电台差分信号的电台差分单元33，并通过排线e31插入主板插槽e30内；电台差分单元33内置抽拉式天线35的底部37用螺钉f36固定，并通过导线b34与电台差分单元33连接；抽拉式天线35另一端嵌入式安装在底盒右前端外壳24上，天线头25可抽出拉长；rtk主板27通过4颗螺钉g26固定在底盒右前端。全站rtk手簿上盖3盖在底盒23上，用4颗螺钉穿过底盒上的4个底盒安装孔8，将全站rtk手簿上盖3和底盒23连为一体。

参照图3,本发明全站rtk手簿底盒23内左半部中间位置通过12颗螺钉b13、螺钉c17和螺钉h39，固定安装有用于测量方位角的三个相互交叉成120度的高精度电子指南针a14、电子指南针b18和电子指南针c38，电子指南针a14通过排线b15插入主板插槽b16内；电子指南针b18通过排线c19插入主板插槽c20内；电子指南针c38通过排线f40插入主板插槽f41内。其它器件的安装方式与图2中描述的方法相同。

参照图4,本发明全站rtk手簿坐标测量功能，测得的未知点b点的坐标xbybzb显示在显示屏1的左下角44。互差值σx1σy1σz1显示在手簿显示屏1的中下方43；互差值σx2σy2σz2显示在手簿显示屏1的右下方42。

参照图5，是采用陀螺仪测量方位角的全站rtk手簿底盒23内左半部中间位置，通过4颗螺钉i45固定安装有用于方位角测量的陀螺仪46，并通过排线i47插入主板27插槽i48内。

按照上述方式就能把现有rtk手簿的基础上制成功能更多，适应性更强的测量仪器。除了有传统rtk手簿功能外还能接收来自自架电台的基站差分信号、通过激光测距和方位角测量，测量出rtk测点以外的测点坐标，实现了采一个rtk点的同时采多个地形点的目的，解决了在深沟、陡崖等特殊情况下测量困难或不能采点问题。提高工作效率，减轻劳动强度，安全性更高。