專利名稱：自由超站儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是一種涉及空間信息獲取及綜合應(yīng)用集成系統(tǒng)的測(cè)繪儀器設(shè)備背景技術(shù)目前國(guó)內(nèi)外的測(cè)角測(cè)距設(shè)備(如全站儀)、全球定位系統(tǒng)(GPS)一般各自獨(dú)立使用。
用全站儀進(jìn)行測(cè)繪作業(yè)，要求視線無(wú)障礙，而且作業(yè)之前要建立測(cè)量控制網(wǎng)，將全站儀架設(shè)在已知測(cè)量控制點(diǎn)上進(jìn)行測(cè)角、測(cè)距。
GPS技術(shù)的缺點(diǎn)是要求GPS設(shè)站點(diǎn)必須頂空通視。目前GPS技術(shù)存在以下定位模式(1)精密動(dòng)態(tài)單點(diǎn)定位，定位平面點(diǎn)位誤差超過(guò)1m。
(2)實(shí)時(shí)相位差分(RTK)定位，是將1臺(tái)GPS接收機(jī)固定在一個(gè)已知控制點(diǎn)上作為基準(zhǔn)站，另一個(gè)GPS接收機(jī)作為流動(dòng)站逐個(gè)測(cè)量待定點(diǎn)的坐標(biāo)。
在這種作業(yè)模式中，基準(zhǔn)站和流動(dòng)站對(duì)相同的衛(wèi)星進(jìn)行同步觀測(cè)，基準(zhǔn)站通過(guò)傳輸鍵把觀測(cè)數(shù)據(jù)傳輸給流動(dòng)站，供流動(dòng)站計(jì)算、分析使用。由于流動(dòng)站的測(cè)量數(shù)據(jù)是以基準(zhǔn)站做參考的，流動(dòng)站離基準(zhǔn)站越遠(yuǎn)，測(cè)量誤差就越大。因此，流動(dòng)站至基準(zhǔn)站的距離不能太遠(yuǎn)，一般不能超過(guò)15KM.。
(3)華達(dá)超站儀HD-STGPS作業(yè)模式，HD-STGPS是GPS和全站儀的集成系統(tǒng)，具體作業(yè)方法是在已知控制點(diǎn)上架設(shè)1臺(tái)單頻GPS接收機(jī)作為基準(zhǔn)站，在選定的圖根點(diǎn)上架設(shè)華達(dá)超站儀，一邊用超站儀的單頻GPS接收機(jī)與基準(zhǔn)站的單頻GPS接收機(jī)對(duì)相同的衛(wèi)星進(jìn)行同步觀測(cè)，以確定超站儀設(shè)站點(diǎn)的坐標(biāo)，同時(shí)又用華達(dá)超站儀的全站儀進(jìn)行碎部點(diǎn)極坐標(biāo)測(cè)量。外業(yè)結(jié)束后，內(nèi)業(yè)利用隨機(jī)軟件同時(shí)解算圖根點(diǎn)和碎部點(diǎn)的高斯平面坐標(biāo)，自動(dòng)成圖。此作業(yè)模式要求超站儀與基準(zhǔn)點(diǎn)的距離一般不能超過(guò)15KM。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是針對(duì)國(guó)內(nèi)外現(xiàn)行測(cè)繪作業(yè)模式的不足，提供一種新型的測(cè)繪儀器——自由超站儀，從而開(kāi)創(chuàng)一種測(cè)繪作業(yè)新模式，這種新的測(cè)繪作業(yè)模式不受時(shí)間地域局限、不依靠測(cè)量控制網(wǎng)、無(wú)須設(shè)立基準(zhǔn)站、無(wú)作業(yè)半徑限制，而且無(wú)論在全球任何地方，測(cè)量坐標(biāo)值的精度一致。
本實(shí)用新型所述的自由超站儀，它包括一套高精度動(dòng)態(tài)單點(diǎn)定位系統(tǒng)和一個(gè)測(cè)角設(shè)備或測(cè)距設(shè)備或測(cè)角設(shè)備與測(cè)距設(shè)備相結(jié)合的儀器設(shè)備，其中高精度動(dòng)態(tài)單點(diǎn)定位系統(tǒng)由以下部件構(gòu)成雙頻GPS接收天線通過(guò)通訊線連接雙頻GPS接收機(jī)的輸入端；雙頻GPS接收機(jī)通過(guò)數(shù)據(jù)存貯處理設(shè)備連接到計(jì)算機(jī)；雙頻GPS接收天線直接連接在對(duì)中桿上，或通過(guò)機(jī)械連接裝置連接到測(cè)角設(shè)備或/和測(cè)距設(shè)備的頂部；測(cè)角與測(cè)距設(shè)備包括一部可拆合的電子測(cè)角儀與電子測(cè)距儀，其觀測(cè)數(shù)據(jù)輸出端連接到計(jì)算機(jī)；作為測(cè)角裝置與測(cè)距裝置觀測(cè)目標(biāo)的棱鏡被安置在對(duì)中桿上。
如上所述一種自由超站儀，在高精度動(dòng)態(tài)單點(diǎn)定位系統(tǒng)和測(cè)角設(shè)備或測(cè)距設(shè)備結(jié)合進(jìn)行測(cè)繪作業(yè)時(shí)，雙頻GPS接收天線通過(guò)機(jī)械連接裝置連接到測(cè)角設(shè)備或/和測(cè)距設(shè)備的頂部，棱鏡被安置在對(duì)中桿上。
如上所述的一種自由超站儀，在只使用高精度動(dòng)態(tài)單點(diǎn)定位系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)繪作業(yè)時(shí)，雙頻GPS接收天線直接連接到對(duì)中桿上。
本實(shí)用新型的有益效果是提供了一種不受時(shí)間地域局限、不依靠測(cè)量控制網(wǎng)、無(wú)須設(shè)基準(zhǔn)站、無(wú)作業(yè)半徑限制、精度高而均勻、簡(jiǎn)便快捷的測(cè)繪作業(yè)新模式。


圖1是本實(shí)用新型的組成原理圖之一。
圖2是本實(shí)用新型的組成原理圖之二。
圖3是本實(shí)用新型的工作原理圖之一。
圖4是本實(shí)用新型的工作原理圖之二。
具體實(shí)施方式
附圖中，1、雙頻GPS天線，、2、測(cè)角、測(cè)距設(shè)備，3、水平調(diào)制裝置(含三角支架)，4、筆記本電腦，5、GPS信號(hào)接收機(jī)，6、棱鏡，7、待測(cè)點(diǎn)，8、通訊線，9、數(shù)據(jù)存貯處理設(shè)備，10、對(duì)中桿，11、機(jī)械連接裝置。
本實(shí)用新型提供的自由超站儀，是一種高精度動(dòng)態(tài)單點(diǎn)GPS定位系統(tǒng)(PPP)和測(cè)角測(cè)距設(shè)備相結(jié)合的集成測(cè)繪系統(tǒng)，硬件有包含雙頻GPS接收機(jī)、GPS接收天線、數(shù)據(jù)存貯處理設(shè)備、電池、測(cè)角測(cè)距設(shè)備、機(jī)械連接裝置、各類連接線、棱鏡、三腳架、對(duì)中桿等，軟件有外業(yè)數(shù)據(jù)采集軟件、內(nèi)業(yè)高精度動(dòng)態(tài)單點(diǎn)GPS定位數(shù)據(jù)處理軟件、繪圖軟件等自由高精度GPS信號(hào)處理系統(tǒng)。
雙頻GPS接收機(jī)通過(guò)GPS接收天線接收來(lái)自衛(wèi)星的信號(hào)，存貯到自由超站儀的存貯處理設(shè)備上。
測(cè)角測(cè)距系統(tǒng)是專門(mén)測(cè)量角度和距離的設(shè)備，測(cè)量數(shù)據(jù)存貯在自由超站儀的存貯處理設(shè)備上。
自由超站儀的高精度動(dòng)態(tài)單點(diǎn)GPS接收機(jī)處理器系統(tǒng)(PPP)和測(cè)角測(cè)距系統(tǒng)可以結(jié)合起來(lái)使用，也可以分開(kāi)各自單獨(dú)使用。
當(dāng)PPP系統(tǒng)和測(cè)角測(cè)距系統(tǒng)結(jié)合使用時(shí)，GPS接收天線通過(guò)機(jī)械連接裝置安裝在測(cè)角測(cè)距設(shè)備的頂部。
當(dāng)需要單獨(dú)使用PPP系統(tǒng)時(shí)，將GPS接收機(jī)從測(cè)角測(cè)距設(shè)備上卸下，安裝到對(duì)中桿或三腳架上。
外業(yè)數(shù)據(jù)采集設(shè)備在自由超站儀的數(shù)據(jù)存貯處理設(shè)備上運(yùn)行，自由超站儀的數(shù)據(jù)存貯設(shè)備用于記錄測(cè)站信息、GPS原始觀測(cè)數(shù)據(jù)以及角度、距離觀測(cè)值。測(cè)站信息包括測(cè)站標(biāo)識(shí)、地物點(diǎn)屬性、儀器高、觀測(cè)時(shí)間，GPS原始觀測(cè)數(shù)據(jù)包括雙頻載波相位觀測(cè)值、偽距觀測(cè)值，角度距離觀測(cè)值包括水平角、垂直角、距離。
自由高精度GPS信號(hào)處理系統(tǒng)設(shè)備利用IGS精密星歷、鐘差及GPS雙頻觀測(cè)值進(jìn)行待定點(diǎn)坐標(biāo)解算并自動(dòng)成圖。
高精度動(dòng)態(tài)單點(diǎn)GPS定位數(shù)據(jù)處理軟件利用IGS精密星歷、鐘差及GPS雙頻觀測(cè)值進(jìn)行待定點(diǎn)坐標(biāo)解算。繪圖軟件根據(jù)數(shù)據(jù)處理軟件解算獲得的待定點(diǎn)點(diǎn)位坐標(biāo)自動(dòng)成圖。
本實(shí)用新型的技術(shù)實(shí)施方案(1)采用高精度單點(diǎn)GPS定位數(shù)學(xué)模型，通過(guò)精化的誤差改正，利用IGS精密星歷和鐘差，將雙頻偽距觀測(cè)值和載波相位觀測(cè)值綜合處理，采用卡爾曼濾波估計(jì)，正向求解、反向回推平滑相結(jié)合等方法，把動(dòng)態(tài)單點(diǎn)GPS絕對(duì)定位精度提高到優(yōu)于0.3M。
(2)動(dòng)態(tài)PPP系統(tǒng)和測(cè)角測(cè)距系統(tǒng)硬、軟件一體化集成。
(3)研發(fā)動(dòng)態(tài)PPP定位軟件，該軟件具有從網(wǎng)上搜索、下載IGS精密星歷和鐘差、進(jìn)行精密定位解算等功能。
(4)研發(fā)繪圖軟件。
在接收衛(wèi)星信號(hào)少于四顆的隱蔽地區(qū)進(jìn)行測(cè)繪的作業(yè)模式(見(jiàn)圖4)首先在測(cè)區(qū)附近衛(wèi)星信號(hào)較好(接收四顆以上衛(wèi)星信號(hào))的地方，選擇A、B兩個(gè)點(diǎn)作為臨時(shí)圖根點(diǎn)，其中A點(diǎn)為測(cè)站點(diǎn)，B點(diǎn)為后視點(diǎn)。先將自由超站儀架設(shè)在B點(diǎn)上觀測(cè)10分鐘以上(以確定其點(diǎn)位坐標(biāo))，然后將自由超站儀搬遷到A點(diǎn)，以B點(diǎn)為后視，用自由超站儀的測(cè)角測(cè)距設(shè)備按常規(guī)極坐標(biāo)法進(jìn)行碎部點(diǎn)測(cè)量，內(nèi)業(yè)采用自由高精度GPS信號(hào)處理系統(tǒng)設(shè)備，將雙頻GPS接收機(jī)采集的數(shù)據(jù)與測(cè)角測(cè)距設(shè)備采集的數(shù)據(jù)，同步解算碎部點(diǎn)在全國(guó)統(tǒng)一坐標(biāo)系下的高斯平面坐標(biāo)，并輸出成果。
在頂空無(wú)遮擋的地區(qū)進(jìn)行測(cè)繪的作業(yè)模式(見(jiàn)圖3)在頂空無(wú)遮擋的廣大地區(qū)，測(cè)繪作業(yè)只需要使用自由超站儀的PPP設(shè)備進(jìn)行，具體操作方法首先將GPS接收天線從自由超站儀的測(cè)角測(cè)距設(shè)備上卸下，安裝到對(duì)中桿上，連接好GPS接收機(jī)與GPS接收天線、GPS接收機(jī)與數(shù)據(jù)存貯處理設(shè)備之間的連接線，開(kāi)機(jī)，然后依次在每個(gè)碎部點(diǎn)上觀測(cè)1-3秒鐘，直到全部外業(yè)結(jié)束。內(nèi)業(yè)采用自由高精度GPS信號(hào)處理系統(tǒng)設(shè)備解算碎部點(diǎn)在全國(guó)統(tǒng)一坐標(biāo)系下的高斯平面坐標(biāo)，并輸出成果。
權(quán)利要求1.一種自由超站儀，它包括一套高精度動(dòng)態(tài)單點(diǎn)定位系統(tǒng)和一個(gè)測(cè)角設(shè)備或測(cè)距設(shè)備或測(cè)角設(shè)備與測(cè)距設(shè)備相結(jié)合的儀器設(shè)備，其特征在于其中高精度動(dòng)態(tài)單點(diǎn)定位系統(tǒng)由以下部件構(gòu)成雙頻GPS接收天線通過(guò)通訊線連接雙頻GPS接收機(jī)的輸入端；雙頻GPS接收機(jī)通過(guò)數(shù)據(jù)存貯處理設(shè)備連接到計(jì)算機(jī)；雙頻GPS接收天線直接連接在對(duì)中桿上，或通過(guò)機(jī)械連接裝置連接到測(cè)角設(shè)備或/和測(cè)距設(shè)備的頂部；測(cè)角與測(cè)距設(shè)備包括一部可拆合的電子測(cè)角儀與電子測(cè)距儀，其觀測(cè)數(shù)據(jù)輸出端連接到計(jì)算機(jī)；作為測(cè)角裝置與測(cè)距裝置觀測(cè)目標(biāo)的棱鏡被安置在對(duì)中桿上。
2.如權(quán)利要求1所述的一種自由超站儀，其特征在于在高精度動(dòng)態(tài)單點(diǎn)定位系統(tǒng)和測(cè)角設(shè)備或測(cè)距設(shè)備結(jié)合進(jìn)行測(cè)繪作業(yè)時(shí)，雙頻GPS接收天線通過(guò)機(jī)械連接裝置連接到測(cè)角設(shè)備或/和測(cè)距設(shè)備的頂部，棱鏡被安置在對(duì)中桿上。
3.如權(quán)利要求1所述的一種自由超站儀，其特征在于在只使用高精度動(dòng)態(tài)單點(diǎn)定位系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)繪作業(yè)時(shí)，雙頻GPS接收天線直接連接到對(duì)中桿上。
專利摘要一種自由超站儀，它包括一套高精度動(dòng)態(tài)單點(diǎn)定位系統(tǒng)和一個(gè)測(cè)角設(shè)備或/和測(cè)距設(shè)備，其特征在于其中高精度動(dòng)態(tài)單點(diǎn)定位系統(tǒng)由以下部件構(gòu)成雙頻GPS接收天線通過(guò)通訊線連接雙頻GPS接收機(jī)的輸入端；雙頻GPS接收機(jī)通過(guò)數(shù)據(jù)存貯處理設(shè)備連接到計(jì)算機(jī)；雙頻GPS接收天線直接連接在對(duì)中桿上，或通過(guò)機(jī)械連接裝置連接到測(cè)角設(shè)備或/和測(cè)距設(shè)備的頂部；測(cè)角與測(cè)距設(shè)備包括一部可拆合的電子測(cè)角儀與電子測(cè)距儀；作為測(cè)角裝置與測(cè)距裝置觀測(cè)目標(biāo)的棱鏡被安置在對(duì)中桿上。本實(shí)用新型的有益效果是提供了一種不受時(shí)間地域局限、不依靠測(cè)量控制網(wǎng)、無(wú)須設(shè)基準(zhǔn)站、無(wú)作業(yè)半徑限制、精度高而均勻、簡(jiǎn)便快捷的測(cè)繪作業(yè)新模式。
文檔編號(hào)G01C3/00GK2929649SQ200620122790
公開(kāi)日2007年8月1日 申請(qǐng)日期2006年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月27日
發(fā)明者郭再春 申請(qǐng)人:宜昌索維珥斯科技有限公司