集成GPS采集测算数据系统新方法研究.docVIP

集成GPS采集测算数据系统新方法研究 赵广超1，李惠忠1，付晓威2 （1.河北省地矿局石家庄综合地质大队，河北石家庄 050085；2. 河北省地矿局第五地质大队，河北唐山 063004） 摘 要：本文系统研究了一种新的测算数据系统，所述系统包括在GPS接收机的定位中心处嵌入光纤陀螺寻北仪，在定位中心处固定红外线测距装置，在定位中心点外围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到的数据进行运算后得到待测点的坐标。本系统研究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，变为实测一个已知点数据通过相应辅助角直接推算未知点信息的探索和尝试，在实际工作中，可以灵活设站，无需事先测定设站点，省去了大量的控制测量工作；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。本文对各个功能单元设计思路进行了论证，证明了整体研究思路的可行性，为后期的实际研制打下了理论基础，各项理论精度也满足使用要求，为野外GPS数据采集仪器的研制提供了一种新思路。 关键词：GPS接受机、红外线测距仪、光纤陀螺仪、俯仰角光栅电子测角元件、理论依据。 1 引言 当前野外测量时大多使用全站仪,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、操作繁琐、效率低等不足；另外，RTK是当前野外数据采集应用的重要技术，因其效率高、便于操作、精度高等特点得到普遍应用；但同时具有一定的局限性，受局部环境的影响，在障碍物遮挡信号的位置无法达到良好的应用，要有足够的开放空间接受信号为前提，至少同时接收到5颗卫星信号，RTK 测量才有成功的条件。外业测量时，经常全站仪和GPS两台仪器配合使用。两种仪器配合使用同时存在很大不足：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。基于上述因素，本文提出以下解决方案。 2 技术方案 为了弥补现有技术中测算数据的不足、实现操作便捷、克服两点定向方法的局限性和更便于实际应用，本技术方案提出了一种新测算数据的集成系统，以提高采集测算数据及定位的效率。技术方案流程如下： 本系统中GPS接收机用于采集定位中心点的坐标信息，GPS接收机的定位中心点处嵌入一光纤陀螺寻北仪，用于测算光纤陀螺寻北仪所在轴方向与真北方向的真方位角；GPS接收机的定位中心点处安装一红外线测距装置，且红外线测距装置的红外线光束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，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；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垂直角。 GPS接收机、光纤陀螺寻北仪、红外线测距装置与俯仰角光栅电子测角元件独立测算的数据由数据线传输至数据解算中心，数据解算中心根据所述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、子午收敛角及所述定位中心点与待测点的垂直角，解算出待测点的三维坐标信息。 本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。 3 具体实施方式 为更加清楚地说明本技术方案，下面将结合附图作进一步地详细描述。 参见图1，系统包括GPS接收机1、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和数据解算中心： 图1 系统结构图 其中，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安装红外线测距装置2，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1、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均与数据解算中心9进行通信。 实际应用中，设置GPS接收机后，要检查GPS接收机CORS系统网络信号或与单基站的信号连接情况，转换坐标系解算参数验证精度，保正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坐标、高程的过程： 1、开启GPS接收机，通过GPS定位测得定位中心点的坐标。 具体操作：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连接GPS接收机并进行整平，按测量键测得该点三维坐标，此时将GPS接收机测得的数据发送到数据解算中心9进行解算，并在当前系统的显示屏上显示出来，同时保存到内置存储器。其中，GPS接收机测得的A点坐标为（，，