架設(shè)反射棱鏡、反射片或直接利用物體 自身表面反射測(cè)距信號(hào)，所述概略坐標(biāo)的精度在10米左右即可：
[0046] 作為優(yōu)選的，可對(duì)步驟1中所述直線方程添加一個(gè)偏移值，偏移前后的航線保持平 行，其偏移的方向可以在原直線的任意方位，以便無(wú)人機(jī)飛行時(shí)全站儀可以無(wú)障礙地測(cè)距。 [0047] 實(shí)施例中，用網(wǎng)絡(luò)RTK方法測(cè)定全站儀21和目標(biāo)點(diǎn)22的坐標(biāo)，精度±2cm;對(duì)二者坐 標(biāo)施加一個(gè)相同的、垂直向上2m的偏移量，再根據(jù)數(shù)學(xué)方法求出兩處坐標(biāo)所確定的直線方 程作為無(wú)人機(jī)飛行的設(shè)計(jì)航線。
[0048] 步驟2,將設(shè)計(jì)航線輸入地面操控模塊，設(shè)置好氣象元素采樣間隔、飛行速度、飛行 往返次數(shù)等參數(shù)：
[0049] 實(shí)施例中，將設(shè)計(jì)航線輸入地面操控模塊12和自動(dòng)駕駛模塊19,設(shè)置各氣象傳感 器15、16、17的采樣間隔為5秒，GNSS模塊14的GPGGA信息輸出（包含坐標(biāo)和時(shí)間信息）間隔為 1秒，設(shè)置無(wú)人機(jī)11飛行速度每秒2米、往返各飛行1次。GPGGAG是GPS定位的主要數(shù)據(jù)，也是 使用最廣的數(shù)據(jù)。
[0050] 步驟3,無(wú)人機(jī)沿設(shè)計(jì)航線往返飛行，光電測(cè)距儀器在此期間針對(duì)目標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行多次 重復(fù)測(cè)距，在測(cè)距同時(shí)測(cè)定測(cè)距信號(hào)傳播路徑上的氣象元素：
[0051] 測(cè)距的實(shí)現(xiàn)方式為，無(wú)人機(jī)沿設(shè)計(jì)航線往返飛行，光電測(cè)距儀器在此期間進(jìn)行多 次重復(fù)測(cè)距，直至無(wú)人機(jī)飛行結(jié)束；所述光電測(cè)距儀的單次測(cè)距，其耗時(shí)通常在1~5秒之 間，但反復(fù)測(cè)量多次可以提高結(jié)果的可靠性，當(dāng)使用全站儀時(shí)，還可同步觀測(cè)水平角、垂直 角：
[0052]實(shí)施例中，無(wú)人機(jī)沿設(shè)計(jì)航線往返飛行，光電測(cè)距儀器在此期間進(jìn)行多次重復(fù)測(cè) 距，每次間隔30秒，直至無(wú)人機(jī)飛行結(jié)束。
[0053]測(cè)定氣象元素的實(shí)現(xiàn)方式為，當(dāng)光電測(cè)距儀器開(kāi)始測(cè)距時(shí)，在光電測(cè)距儀器或目 標(biāo)附近，開(kāi)啟無(wú)人機(jī)動(dòng)力及其搭載的通訊模塊、GNSS模塊、溫度傳感器、氣壓傳感器、濕度傳 感器、存儲(chǔ)模塊，放飛無(wú)人機(jī)使其按照設(shè)計(jì)航線飛行，并按前述采樣間隔將所獲取的時(shí)間、 坐標(biāo)、溫度、氣壓、濕度信息寫(xiě)入存儲(chǔ)模塊。
[0054]作為優(yōu)選地，無(wú)人機(jī)通過(guò)通訊模塊，以預(yù)設(shè)的時(shí)間間隔將觀測(cè)值傳送給地面操控 系統(tǒng)，供地面觀測(cè)人員查看并作為備份數(shù)據(jù)。
[0055]作為優(yōu)選的，無(wú)人機(jī)設(shè)置為隔一段預(yù)設(shè)距離懸停一段時(shí)間，以便前述溫度傳感器、 氣壓傳感器、濕度傳感器能更好地適應(yīng)懸停位置的大氣環(huán)境，在各懸停點(diǎn)上給出更為準(zhǔn)確 的氣象元素測(cè)量值。
[0056] 實(shí)施例中，全站儀21測(cè)距設(shè)置為與無(wú)人機(jī)11飛行同步進(jìn)行；當(dāng)全站儀11開(kāi)始測(cè)距 時(shí)，在全站儀21附近開(kāi)啟無(wú)人機(jī)11動(dòng)力及其搭載的通訊模塊13、GNSS模塊14、溫度傳感器 15、氣壓傳感器16、濕度傳感器17、存儲(chǔ)模塊18,放飛無(wú)人機(jī)11使其按照設(shè)計(jì)航線飛行，所述 設(shè)計(jì)航線將比測(cè)距信號(hào)傳播路徑高出約2m，但這個(gè)距離對(duì)氣象元素的測(cè)定來(lái)說(shuō)，其代表性 誤差可忽略，并按前述采樣間隔將所獲取的時(shí)間、坐標(biāo)、溫度、氣壓、濕度信息寫(xiě)入存儲(chǔ)模塊 18,同時(shí)將所述信息通過(guò)通訊系統(tǒng)實(shí)時(shí)發(fā)送至地面操控模塊12。
[0057]步驟4,根據(jù)獲取的溫度、氣壓、濕度測(cè)量值，求取各自的平均值，作為測(cè)距信號(hào)傳 播路徑上的平均氣象元素測(cè)量值;將全站儀在無(wú)人機(jī)飛行期間所測(cè)距離求取平均值，剔除 粗差，作為待改正距離值Do。具體實(shí)施時(shí)，粗差剔除可采用現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明不予贅述。
[0058]步驟5,將前述步驟4所得求取的溫度、氣壓、濕度、距離平均值代入預(yù)設(shè)的氣象改 正公式，具體實(shí)施時(shí)可采用光電測(cè)距儀器廠商提供的氣象改正公式，計(jì)算氣象改正值A(chǔ)D; 由于每個(gè)儀器廠商、每種儀器的測(cè)距信號(hào)波長(zhǎng)及參考?xì)庀笤鼐胁町?，氣象改正?jì)算公 式各不相同，可查閱儀器產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)確認(rèn)：
[0059] 實(shí)施例中，將前述求取的溫度、氣壓、濕度平均值代入光電測(cè)距儀器廠商提供的氣 象改正公式，計(jì)算氣象改正值A(chǔ)D，廠家給出的氣象改正公式為(單位為ppm):
[0060]
[0061] AD= AD7 · Do · 10-6
[0062] 其中，AD'為比例系數(shù)，p表示大氣氣壓(hPa)，t表示大氣溫度（°C)，e表示相對(duì)濕 度（％)，α = 1/273·16。
[0063] 步驟6,將氣象改正值Δ D施加于待改正距離值Do,得到改正后的距離值D = Do+ Δ D， 完成氣象改正。
[0064] 具體實(shí)施時(shí)，以上步驟可采用計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)運(yùn)行。
[0065] 本文中所描述的具體實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明精神作舉例說(shuō)明。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng) 域的技術(shù)人員可以對(duì)所描述的具體實(shí)施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類似的方式替 代，但并不會(huì)偏離本發(fā)明的精神或者超越所附權(quán)利要求書(shū)所定義的范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種用于光電測(cè)距氣象改正的方法，其特征在于:設(shè)置無(wú)人機(jī)和相應(yīng)地面操控模塊， 地面操控系統(tǒng)和無(wú)人機(jī)建立無(wú)線通訊;所述無(wú)人機(jī)上搭載設(shè)置通訊模塊、GNSS模塊、溫度傳 感器、氣壓傳感器、濕度傳感器和存儲(chǔ)模塊； 執(zhí)行以下步驟， 步驟1，獲取光電測(cè)距儀器和目標(biāo)點(diǎn)的概略坐標(biāo)，并求出二者所確定的直線方程，作為 無(wú)人機(jī)飛行的設(shè)計(jì)航線； 步驟2，將設(shè)計(jì)航線輸入地面操控模塊，設(shè)置相關(guān)參數(shù)，相關(guān)參數(shù)包括氣象元素采樣間 隔、飛行速度和飛行往返次數(shù)； 步驟3,無(wú)人機(jī)沿設(shè)計(jì)航線往返飛行，光電測(cè)距儀器在此期間針對(duì)目標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行多次重復(fù) 測(cè)距，在測(cè)距同時(shí)測(cè)定測(cè)距信號(hào)傳播路徑上的氣象元素； 測(cè)定氣象元素的實(shí)現(xiàn)方式為，當(dāng)光電測(cè)距儀器開(kāi)始測(cè)距時(shí)，在光電測(cè)距儀器或目標(biāo)附 近，開(kāi)啟無(wú)人機(jī)及搭載的通訊模塊、GNSS模塊、溫度傳感器、氣壓傳感器、濕度傳感器、存儲(chǔ) 模塊，放飛無(wú)人機(jī)使其按照設(shè)計(jì)航線飛行，并按采樣間隔將所獲取的時(shí)間、坐標(biāo)、溫度、氣 壓、濕度信息寫(xiě)入存儲(chǔ)模塊； 步驟4,根據(jù)獲取的溫度、氣壓、濕度測(cè)量值，求取分別相應(yīng)的平均值，作為測(cè)距信號(hào)傳 播路徑上的平均氣象元素測(cè)量值;將全站儀在無(wú)人機(jī)飛行期間所測(cè)距離求取平均值，剔除 粗差，作為待改正距離值Do; 步驟5,將步驟4所得求取的溫度、氣壓、濕度、距離平均值代入預(yù)設(shè)的氣象改正公式，計(jì) 算氣象改正值A(chǔ) D; 步驟6,將氣象改正值A(chǔ)D施加于待改正距離值Do,得到改正后的距離值D = Do+AD，完成 氣象改正。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述用于光電測(cè)距氣象改正的方法，其特征在于:步驟1中，對(duì)所述直 線方程添加一個(gè)偏移值作為設(shè)計(jì)航線，偏移前后的設(shè)計(jì)航線保持平行。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述用于光電測(cè)距氣象改正的方法，其特征在于：步驟3中，無(wú)人 機(jī)通過(guò)通訊模塊，將觀測(cè)值傳送給地面操控系統(tǒng)，供地面觀測(cè)人員查看并作為備份數(shù)據(jù)。4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述用于光電測(cè)距氣象改正的方法，其特征在于：步驟3中，無(wú)人 機(jī)每隔一段預(yù)設(shè)距離懸停一段時(shí)間，以便溫度傳感器、氣壓傳感器和濕度傳感器適應(yīng)懸停 位置的大氣環(huán)境。5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述用于光電測(cè)距氣象改正的方法，其特征在于:步驟3中，無(wú)人機(jī)每 隔一段預(yù)設(shè)距離懸停一段時(shí)間，以便溫度傳感器、氣壓傳感器和濕度傳感器適應(yīng)懸停位置 的大氣環(huán)境。6. -種用于光電測(cè)距氣象改正的系統(tǒng)，其特征在于:包括如下部分， 地面操控模塊，用于控制無(wú)人機(jī)的飛行狀態(tài)； 無(wú)人機(jī)，用于沿測(cè)距信號(hào)傳播路徑飛行； 通訊模塊，用于無(wú)人機(jī)和地面操控模塊之間的數(shù)據(jù)交互； GNSS模塊，用于提供坐標(biāo)和時(shí)間信息，包括天線和接收板卡； 溫度傳感器，用于測(cè)定當(dāng)前位置的溫度； 氣壓傳感器，用于測(cè)定當(dāng)前位置的氣壓； 濕度傳感器，用于測(cè)定當(dāng)前位置的濕度； 存儲(chǔ)模塊，用于記錄前述的時(shí)間、坐標(biāo)、溫度、氣壓、濕度信息； 所述地面操控系統(tǒng)和無(wú)人機(jī)建立無(wú)線通訊;所述通訊模塊、GNSS模塊、溫度傳感器、氣 壓傳感器、濕度傳感器和存儲(chǔ)模塊均搭載于無(wú)人機(jī)上。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述用于光電測(cè)距氣象改正的系統(tǒng)，其特征在于：設(shè)置自動(dòng)駕駛模 塊，并搭載于無(wú)人機(jī)上。8. 根據(jù)權(quán)利要求6或7所述用于光電測(cè)距氣象改正的系統(tǒng)，其特征在于:所述溫度傳感 器的精度達(dá)到〇.2°C，所述氣壓傳感器的精度達(dá)到0.5hpa，所述濕度傳感器的精度達(dá)到 10%〇9. 根據(jù)權(quán)利要求6或7所述用于光電測(cè)距氣象改正的系統(tǒng)，其特征在于:所述GNSS模塊 采用差分定位方式，所述差分定位方式為單基站RTK、網(wǎng)絡(luò)RTK、單基站RTD、網(wǎng)絡(luò)RTD、廣域差 分、星載差分、后處理偽距差分或后處理相位差分。10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述用于光電測(cè)距氣象改正的系統(tǒng)，其特征在于:所述GNSS模塊采 用差分定位方式，所述差分定位方式為單基站RTK、網(wǎng)絡(luò)RTK、單基站RTD、網(wǎng)絡(luò)RTD、廣域差 分、星載差分、后處理偽距差分或后處理相位差分。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種用于光電測(cè)距氣象改正的方法及系統(tǒng)，設(shè)置無(wú)人機(jī)和相應(yīng)地面操控模塊，地面操控系統(tǒng)和無(wú)人機(jī)建立無(wú)線通訊；所述無(wú)人機(jī)上搭載設(shè)置通訊模塊、GNSS模塊、溫度傳感器、氣壓傳感器、濕度傳感器和存儲(chǔ)模塊；無(wú)人機(jī)沿設(shè)計(jì)航線往返飛行，光電測(cè)距儀器在此期間針對(duì)目標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行多次重復(fù)測(cè)距，在測(cè)距同時(shí)測(cè)定測(cè)距信號(hào)傳播路徑上的氣象元素；求取溫度、氣壓、濕度、距離平均值，實(shí)現(xiàn)氣象改正。本發(fā)明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，模塊分工明確；方法步驟清晰，方案易于實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明能夠精確地測(cè)定測(cè)距信號(hào)傳播路徑上的氣象元素，可以極大地減少現(xiàn)有技術(shù)中的氣象元素代表性誤差，從而提高光電測(cè)距的精度，為高精度測(cè)量提供可靠的保障。
【IPC分類】G01S17/08, G01S7/48
【公開(kāi)號(hào)】CN105652281
【申請(qǐng)?zhí)枴?br>【發(fā)明人】章迪, 郭際明, 梅文勝, 巢佰崇, 李昕, 周呂, 胡紀(jì)元, 王高靖, 許毅, 蔡婧, 王威, 趙胤植
【申請(qǐng)人】武漢大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年6月8日
【申請(qǐng)日】2016年2月29日