一种应用于rtk接收机的激光测距定位方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及测绘领域，具体涉及到一种应用于RTK接收机的激光测距定位方法。
【背景技术】
[0002] 传统RTK(Real-TimeKinematic)是一种常用的基于卫星导航技术的GPS测量方 法。它采用了载波相位动态实时差分方法，可以实时得到厘米级定位精度，它的出现为工程 放样、地形测图，各种控制测量带来了新技术手段，极大地提高了外业作业效率。但是，传统 RTK测量无法很好的解决非接触式测量，比如树下、墙角等信号遮挡严重的地方测量。
【发明内容】
[0003] 本发明提供了一种应用于RTK接收机的激光测距定位方法，包括如下步骤：
[0004] 步骤S1、选择激光测距前方交会功能观测模式，并预设一待测点C;
[0005] 步骤S2、选取第一观测点A，在第一观测点A进行激光雷达瞄准待测点，并测量获 取RTK坐标、姿态角、距离；
[0006] 步骤S3、选取第二观测点B，在第二观测点B进行激光雷达瞄准待测点，并测量获 取RTK坐标、姿态角、距离；
[0007] 步骤S4、进行前方交会计算，选择第一观测点A和第二测量点B的测量数据，计算 出待测点C的坐标；
[0008] 步骤S5、激光测距观测结束，恢复常规测量模式；
[0009] 步骤S6、重复步骤S1至步骤S5,测量下一待测点的坐标。
[0010] 在上述的激光测距定位方法中，进行前方交会计算的步骤包括：
[0011] 根据测量方式和几何条件得出观测方程：
L0018J 其中，XA、YA、ZA分别为弟一观测点A坐标观测值X、Y、Z三个方向分量，XB、YB、ZB* 别为第二观测点B坐标观测值X、Y、Z三个方向分量，X。、Y。、Z。分别为待测点C坐标待求值X、Y、Z三个方向分量，pitchAe为第一观测点A到待测点C的俯仰角，pitchΒε为第二观测点 Β到待测点C的俯仰角，SAe为第一观测点Α和待测点C之间的观测距离，SΒε为第二观测点 Β和待测点C之间的观测距离，LAC、LBC为虚拟观测值，LAc=cos(yawAc)，LBC=cos(yawBC)， LPAC、LPBC^虚拟观测值，LPAc=sin(pitchAc)，LPBC=sin(pitchBC);
[0019] 对公式1按照间接平差线性化之后得到：
[0020]
_ L .七」 I
[0021] 其中偏导数为：
[0044] 组成误差方程：F=_m;:
[0045]平差准则为：VT·P·V=min ;
[0046] 按照间接平差得到：
[0047]
[0048] ￡为观测值，1为观测方程待求参数，B为观测矩阵，V为观测值改正数， i= 误差方程待求参数，1 =L-(B·Xfd)为误差方程常数项，X。为待求参数1的 初始近似值；
[0049] P为观测权，根据先验精度定权
分别为sAC、sre、UVUVlm、lbc的观测精度。
[0050] 在上述的激光测距定位方法中，第一观测点A和第二观测点B的距离不小于5米。
[0051] 同时本发明还提供了一种应用于RTK接收机的激光测距定位方法，包括如下步 骤：
[0052] 步骤S1、选择激光测距自由设站功能观测模式，并预设一待测点C;
[0053] 步骤S2、选取第一观测点A，在第一观测点A架设GNNS接收机，进行测量获取第一 观测点A的RTK坐标，测量完成后，在第一观测点A架设后视标杆，该后视标杆具有一后视 点A1;
[0054] 步骤S3、选取第二观测点B，在第二观测点B架设GNNS接收机，使用激光雷达瞄准 后视点A1，进行定向测量获取RTK坐标、姿态角、距离，然后选择后视点A1数据进行角度方 位校正；
[0055] 步骤S4、完成角度方位校正后进行连续测量，在第二观测点B使用激光雷达瞄准 待测点C，进行测量以获取RTK坐标、姿态角、距离，计算出待测点C坐标；
[0056] 步骤S5、重复步骤S4,测量下一待测点坐标；
[0057] 步骤S6、激光测距观测结束，恢复常规测量模式。
[0058] 在上述的激光测距定位方法中，采用自由设站模式观测目标点的计算公式为：
[0059] Dzbc= S BC · sin(pitchBC)
[0060] DxBC= S BC · cos (pitchBC) · cos (yawBC)
[0061] DyBC= S BC · cos (pitchBC) · sin (yawBC)
[0062]
[0063] 其中，XB、YB、ZB分别为第二观测点B坐标观测值X、Y、Z三个方向分量，XYc、Zc分 别为待测点C坐标待求值X、Y、Z三个方向分量，DxBe、DyBe、DzBe为第二观测点B和待测点C 的坐标差值X、Y、Z三个方向分量，yawBe为第二观测点B到待测点C的方位角，pitchΒε为第 二观测点Β到待测点C的俯仰角，SBe为第二观测点Β和待测点C之间的观测距离。
[0064] 与现有技术相比，与第一部分的现有技术方案相比，本发明通过激光测距测量可 以解决墙角、树荫等GPS信号观测条件不好的测量问题，同时可以解决由于河道，围栏阻挡 等无妨到达的目标点进行观测的问题。本发明采用激光测距进行非接触测量，方法简单易 用，实时性较好。
【附图说明】
[0065] 通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明及其特征、外 形和优点将会变得更明显。在全部附图中相同的标记指示相同的部分。并未刻意按照比例 绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。
[0066] 图1A为本发明采用前方交会模式作业方法的测绘示意图；
[0067] 图1B为本发明采用前方交会模式作业方法的流程图；
[0068] 图2A为本发明采用自由设站模式作业方法的测绘示意图；
[0069] 图2B为本发明采用自由设站模式作业方法的流程图。
【具体实施方式】
[0070] 在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然 而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以 实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进 行描述。
[0071] 为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的步骤以及详细的结构，以便 阐释本发明的技术方案。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本 发明还可以具有其他实施方式。
[0072] 在本发明中，提供了两种应用于RTK接收机的激光测距定位方法，主要技术路线 为：
[0073] 1、通过在测量型GNSS设备中集成激光测距传感器、陀螺仪传感器、倾角传感器， 从而可以获取设备RTK坐标、姿态、目标点方位角、距离等多种观测值。
[0074] 2、融合RTK坐标、姿态、目标点方位角、距离，采用前方交会的方式，实现单目标点 的非接触测量。
[0075] 3、融合RTK坐标、姿态、目标点方位角、距离，采用自由设站的方式，实现连续的多 目标点的非接触式测量。
[0076] 本发明主要外业作业模式如下：
[0077] GNSS设备中集成激光测距传感器、陀螺仪传感器、倾角传感器，从而可以获取设备 RTK坐标、姿态、目标点方位角、距离等多种观测值，使用这些数据可以采用前方交会和自由 设站两种方式实现目标点的测量，如图1所示。其中，前方交会是利用在两个已知点上瞄准 同一个目标点进行测距计算目标点距离，它的优点是使用绝对的倾角数据和基线数据，计 算精度较高，缺点是一个目标点要在不同位置观测两次，作业流程复杂。自由设站是指通过 观测一个已知后视点进行位置和角度的校准，然后连续观测目标点的测量方式，它的优点 是可连续测量目标点，缺点是受限于标定和陀螺仪定位精度会略低，并且定位精度随时间 增大。
[0078] 下面就本发明提供的两种应用于RTK接收机的激光测距定位方法进行分开描述。
[0079] 实施例一
[0080] -种应用于RTK接收机的激光测距定位方法，参照图1A和图1B所示，包括如下步 骤：
[0081] 步骤S1、选择激光测距前方交会功能观测模式，并预设一待测点C。
[0082] 步骤S2、选取第一观测点A，在第一观测点A进行激光雷达瞄准待测点，并测量获 取RTK坐标、姿态角、距离。
[0083] 步骤S3、选取第二观测点B，在第二观测点B进行激光雷达瞄准待测点，并测量获 取RTK坐标、姿态角、距离。
[0084] 需要特别说明的是，图1中三角形ABC应该尽量成等边三角形，并且AB应该之间 距离应该不低于5米，最好10米以上。
[0085] 步骤S4、进行前方交会计算，选择第一观测点A和第二测量点B的测量数据，计算 出待测点C的坐标。
[0086] 进行前方交会计算的步骤包括：
[0087] 根据测量方式和几何条件得出观测方程：
[0088]
[0089]
[0090]
[0091]
[0092]
[0093]
[0094] 其中，XA、YA、ZA分别为第一观测点A坐标观测值X、Y、Z三个方向分量，X B、YB、&分 别为第二观测点B坐标观测值X、Y、Z三个方向分量，X。、Y。、Z。分别为待测点C坐标待求值 X、Y、Z三个方向分量，pitchAe为第一观测点A到待测点C的俯仰角，pitchΒε为第二观测点 Β到待测点C的俯仰角