一种基于GNSS的空间坐标测量装置的制作方法

一种基于gnss的空间坐标测量装置
技术领域
1.本技术涉及测绘设备技术领域，具体而言，涉及一种基于gnss的空间坐标测量装置。


背景技术：

2.目前，随着国内工程相关产业的扩张，地形测量和工程测量是工程相关产业中不可避免的技术内容，其中，在各种建筑工程测量中，尤其是在野外城区地形测量和现状地形测量中，使用gnss接收机获取控制点的地理位置信息已经成为广泛应用的一种工程测量手段，为测量工作的展开和进行带来了很大的便利性，在目前的一些应用gnss接收机的测量装置中，可以采用gnss接收机和棱镜的组合，便利地确定控制点地理数据和提升测量效率。
3.但是，目前的测量装置在周期较长的位移监测和工程测量的工程中，存在安装测量装置的被测量点发生地形变化的可能，例如测量点出现松动，导致测量装置发生倾斜，此时棱镜的中心点与gnss接收机的中心点会出现偏差，不处于同一铅垂线上，导致棱镜和gnss接收机的空间坐标出现错误，进而导致额外的测量误差，降低装置的测量准确性，而且由于上述情况多出现于长周期的工程测量中，因此错误偏差也降低了装置的可靠性。


技术实现要素：

4.本技术实施例的目的在于提供一种基于gnss的空间坐标测量装置，可以准确判断安装点发生的地形变化，避免因安装点发生变化导致的观测问题，降低了由于安装点变化导致的测量误差，提高了装置的测量精度，提升了装置的可靠性。
5.第一方面，本技术实施例提供了一种基于gnss的空间坐标测量装置，包括对中杆、支架、棱镜、双轴倾角传感器、gnss接收机、通信组件和供电件；
6.所述支架活动设置于所述对中杆上，所述棱镜活动设置于所述支架上；
7.所述双轴倾角传感器设置于所述对中杆上，所述gnss接收机安装于所述支架的顶部；
8.所述通信组件与所述gnss接收机及所述双轴倾角传感器连接；
9.所述供电件与所述gnss接收机及所述双轴倾角传感器连接。
10.在上述实现过程中，本技术的基于gnss的空间坐标测量装置，由于配合使用了棱镜、gnss接收机和双轴倾角传感器，可以在测量空间坐标的同时，获取测量目标点的旋转、倾斜和偏移状况，从而准确判断安装点发生的地形变化，避免因安装点发生变化导致的观测问题，降低了由于安装点变化导致的测量误差，提高了装置的测量精度，提升了装置的可靠性。
11.进一步地，所述支架上安装有多个位于同一平面的led模块，且多个所述led模块关于所述棱镜的中心点中心对称设置。
12.在上述实现过程中，在支架上设置关于棱镜的中心点中心对称的多个led模块，可以在夜间状况下根据led模块的亮光确定棱镜的中心点的坐标，从而让装置具备了在夜间
进行测量的效果，显著提高了装置的易用性。
13.进一步地，多个所述led模块的数量为偶数个，且多个所述led模块的数量至少为四个。
14.在上述实现过程中，使用四个及以上的led模块可以较好地完成通过led模块的亮光确定棱镜的中心点的坐标的工作，提高了装置的易用性。
15.进一步地，所述供电件还与多个所述led模块连接。
16.在上述实现过程中，将供电件与多个led模块进行连接，保证了多个led模块的正常工作的供电需求。
17.进一步地，所述对中杆的顶部设置有第一旋转连接件，所述支架设置于所述第一旋转连接件上。
18.在上述实现过程中，采用旋转连接件连接支架和对中杆，使得支架具有了相对于对中杆的活动功能。
19.进一步地，所述支架上设置有第二旋转连接件，所述棱镜设置于所述第二旋转连接件上。
20.在上述实现过程中，采用旋转连接件连接支架和棱镜，使得棱镜具有了相对于支架的活动功能。
21.进一步地，所述对中杆上设置有传感器安装件，所述双轴倾角传感器设置于所述传感器安装件上，且所述双轴倾角传感器所在平面与所述对中杆相垂直。
22.在上述实现过程中，设置传感器安装件，并将双轴倾角传感器所在平面与对中杆相垂直，从而使双轴倾角传感器可以有效工作并配合棱镜及gnss接收机的工作。
23.进一步地，所述棱镜为六面棱镜或万向棱镜。
24.在上述实现过程中，确定了可以采用的棱镜包括六面棱镜及万向棱镜，选定的棱镜可以一定程度上旋转活动，增强了装置测量的灵活性。
25.进一步地，所述对中杆为可伸缩的对中杆。
26.在上述实现过程中，可伸缩的对中杆可以帮助装置更好地适应地形测量时复杂的地理环境问题。
27.进一步地，所述供电件包括风电供电件、太阳能供电件、蓄电池及交流电源中的至少一种。
28.在上述实现过程中，采用各类型供电件中的一种或多种组合，可以有效保证装置的供电安全和供电稳定，提升了装置的可靠性和稳定性。
附图说明
29.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对本技术实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
30.图1为本技术实施例提供的基于gnss的空间坐标测量装置的结构示意图；
31.图2为本技术实施例提供的基于gnss的空间坐标测量装置的部分结构示意图；
32.图3为本技术实施例提供的传感器安装件的结构示意图。
33.图标：110—对中杆，111—第一旋转连接件，120—gnss接收机，121—顶部安装件，130—支架，131—第二旋转连接件，140—棱镜，150—双轴倾角传感器，151—传感器安装件，160—led模块，170—通信组件，181—风电供电件，182—太阳能供电件，183—蓄电池。
具体实施方式
34.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
35.在本技术中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本技术及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。
36.并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本技术中的具体含义。
37.此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或点连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的联通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
38.此外，术语“第一”、“第二”等主要是用于区分不同的装置、元件或组成部分(具体的种类和构造可能相同也可能不同)，并非用于表明或暗示所指示装置、元件或组成部分的相对重要性和数量。除非另有说明，“多个”的含义为两个或两个以上。
39.在一个实施例中，请参见图1和图2，图1和图2为本技术基于gnss的空间坐标测量装置的结构示意图，一种基于gnss的空间坐标测量装置，包括对中杆110、支架130、棱镜140、双轴倾角传感器150、gnss接收机120、通信组件170和供电件，支架130活动设置于对中杆110上，棱镜140活动设置于支架130上，双轴倾角传感器150设置于对中杆110上，gnss接收机120安装于支架130的顶部，通信组件170与gnss接收机120及双轴倾角传感器150连接，供电件与gnss接收机120及双轴倾角传感器150连接。
40.其中，上述的gnss接收机120是指全球导航卫星系统接收机(global navigation satellite system)，用于基础测绘工作。
41.双轴倾角传感器150包括x轴和y轴两个方向，可以通过x轴和y轴与重力加速度的夹角，计算得到空间坐标测量装置的滚转角和俯仰角。
42.通信组件170用于向服务器发送gnss接收机120获得的gnss数据以及两轴倾角传感器150获得的实时倾角数据。
43.参见图2，gnss接收机120可通过顶部安装件121设置于支架130的顶部；gnss接收机120设置时，gnss接收机120的中心点需要与棱镜140的中心点处于同一铅垂线上，且gnss
接收机120的中心点需要与棱镜140的中心点的垂直方向上的差值为预设的固定常数。
44.可选地，顶部安装件121与支架130及gnss接收机120的连接方式为固定连接，除此之外，顶部安装件121与支架130及gnss接收机120的连接方式也可以为粘接、螺栓连接、铆接、焊接或者其他连接方式。
45.可选地，对中杆110可以选择可伸缩的对中杆，从而帮助装置更好地适应地形测量时复杂的地理环境问题。
46.在该实施例的具体实施过程中，在基于gnss的空间坐标测量装置的安装过程中记录其棱镜140的原中心点坐标，在长期监测的过程中，服务器可以通过双轴倾角传感器150得到的x轴方向的角度和y轴方向的角度，得到基于gnss的空间坐标测量装置的实际倾斜角度，并可以根据观测棱镜140得到棱镜140的实际中心点坐标。当服务器计算得出基于gnss的空间坐标测量装置的实际倾斜角度超过预设的阈值，或棱镜140的实际中心点坐标与棱镜140的原中心点坐标的差值超过预设的阈值时，则可进行相应的预警提醒，从而避免了因安装点发生变化导致的观测问题。
47.本技术的基于gnss的空间坐标测量装置，由于配合使用了棱镜140、gnss接收机120和双轴倾角传感器150，可以在测量空间坐标的同时，获取测量目标点的旋转、倾斜和偏移状况，从而解决了安装点发生地形变化而导致的观测问题，降低了由于安装点变化导致的测量误差，提高了装置的测量精度，提升了装置的可靠性。
48.上述的基于gnss的空间坐标测量装置，参见图2，通过第一旋转连接件111，使得支架130和对中杆110活动连接。采用的第一旋转连接件111可使得支架130可以绕对中杆110水平方向360度转动，从而令支架130具备了水平方向旋转的灵活性，方便在空间坐标测量中调整方向。同时，第一旋转连接件111上还设置有第一旋转固定件，该旋转固定件可用于固定支架130的旋转角度，使支架130相对于对中杆110的旋转角度保持不变。
49.可选地，第一旋转固定件与第一旋转连接件111的连接方式可以为粘接、螺栓连接、铆接、焊接或者其他方式连接，第一旋转固定件也可以是第一旋转连接件111的其中一部分。
50.可选地，第一旋转固定件可以选择为螺丝，在支架130调整到合适的角度后，拧紧螺丝，使得支架130相对于对中杆110的角度固定不变。
51.具体地，参见图2，支架130上设置有第二旋转连接件131，棱镜140设置于第二旋转连接件131上，采用的第二旋转连接件131可使得棱镜140可以绕支架130沿垂直方向360度转动，从而令棱镜140具备了垂直方向旋转的灵活性，配合支架130本身可以相对于对中杆110在水平方向上转动，使得基于gnss的空间坐标测量装置可以自由地调整棱镜140的方向，从而在使用激光测距仪进行空间坐标测量时，满足激光测距仪对棱镜140的反射角的要求。同时，第二旋转连接件131上还设置有第二旋转固定件，该第二旋转固定件可用于固定棱镜140的旋转角度，使棱镜140相对于支架130的旋转角度保持不变。
52.可选地，棱镜140可以采用六面棱镜，当棱镜140采用六面棱镜时，则该六面棱镜可通过上述的第二旋转连接件131与支架130进行连接，保证该六面棱镜至少可以在垂直方向上360度转动或在垂直方向上转动。
53.可选地，棱镜140可以采用万向棱镜，该万向棱镜可自由转动，从而至少实现该万向棱镜在垂直方向上360度转动或在垂直方向上转动。
54.可选地，第二旋转固定件与第二旋转连接件131的连接方式可以为粘接、螺栓连接、铆接、焊接或者其他方式连接，第二旋转固定件也可以是第二旋转连接件131的其中一部分。
55.可选地，第二旋转固定件可以选择为螺丝，在棱镜140调整到合适的角度后，拧紧螺丝，使得棱镜140相对于支架130的角度固定不变。
56.具体地，参见图1和图3，其中，图3是传感器安装件151的结构示意图，对中杆110上设置有传感器安装件151，双轴倾角传感器150设置于传感器安装件151上，且双轴倾角传感器150所在平面与对中杆110相垂直。
57.可选地，传感器安装件151可以是一个安装平台，双轴倾角传感器150固定安装于该安装平台上。
58.可选地，传感器安装件151与对中杆110的连接方式可以为粘接、螺栓连接、铆接、焊接或者其他连接方式。
59.可选地，可以选择外壳表面标识有x轴和y轴指示线的双轴倾角传感器150，从而在安装时可以更便捷地将双轴倾角传感器150的x轴或y轴和地理坐标系的坐标轴对齐。
60.具体地，支架130上安装有多个位于同一平面的led模块160，且多个led模块160关于棱镜140的中心点中心对称设置。
61.在夜间进行空间坐标测量活动时，可以通过视频摄像头等图像采集工具得到多个led模块160的发光图像，并利用dic(数字图像相关算法)计算得到图像中的多个led模块160形成的散斑的像素中心点，由于多个led模块160是关于棱镜140的中心点中心对称设置，因此可以通过该像素中心点得到棱镜140中心点的像素坐标，并利用机器视觉算法引导激光测距仪对准棱镜140中心点进行测距，从而获得棱镜140中心点的具体位置，以及结合棱镜140中心点的具体位置、基于gnss的空间坐标测量装置获得的gnss空间坐标和基于双轴倾角传感器150获得的实际倾斜角度，从而实现夜间的空间坐标测量。
62.其中，dic(数字图像相关算法)可以利用机器视觉技术，通过追踪物体表面的散斑图像，实现变形过程中物体表面的三维坐标、位移及应变的测量。
63.本技术的基于gnss的空间坐标测量装置，在支架上设置关于棱镜的中心点中心对称的多个led模块160，可以在夜间状况下根据多个led模块160的亮光确定棱镜140的中心点的坐标，从而让基于gnss的空间坐标测量装置具备了在夜间得到安装点地形变化的效果，显著提高了其易用性。
64.在一个实施例中，请参考图2，多个led模块160的数量为四个，而且安装在支架130的四角，四个led模块160的对角线交叉点与棱镜140的中心点重合。
65.在另一个实施例中，多个led模块160的数量为六个，可以安装在支架130的内测，并位于同一平面上，六个led模块160呈正六边形分布，关于棱镜140的中心点中心对称设置。
66.具体地，参考图1，供电件包括风电供电件181、太阳能供电件182、蓄电池183及交流电源中的至少一种，供电件用于为gnss接收机120和双轴倾角传感器150进行供电，采用各类型供电件中的一种或多种组合，可以有效保证装置的供电安全和供电稳定，提升了装置的可靠性和稳定性。
67.可选地，供电件可以和多个led模块160连接，用于为多个led模块160进行供电。
68.需要说明的是，多个led模块也可以是自带电源的led模块。
69.在一个实施例中，基于gnss的空间坐标测量装置的安装方法为：
70.通过基于gnss的空间坐标测量装置的对中杆110，将基于gnss的空间坐标测量装置垂直固定在待测目标点上；
71.转动对中杆110的方向，使基于gnss的空间坐标测量装置的双轴倾角传感器150的x轴或y轴指向北方；
72.根据双轴倾角传感器150取得读数，调整对中杆110并使双轴倾角传感器150的x轴读数小于预设的x轴阈值，y轴读数小于预设的y轴阈值。
73.通过上述安装方法安装上述的测量装置后，可以使得利用gnss接收机120测得的棱镜140的中心点坐标和棱镜140的中心点的实际坐标误差最小。
74.在一个实施例中，基于gnss的空间坐标测量装置，获取棱镜140的中心点坐标的方法为：
75.通过gnss接收机120得到gnss接收机120的gnss地理坐标，并将该地理坐标与nez坐标系进行坐标转换，得到gnss接收机120的nez坐标；
76.获取两轴倾角传感器150的x轴倾角数据和y轴倾角数据，并根据x轴倾角数据、y轴倾角数据和gnss接收机120的nez坐标计算得到棱镜140的中心点坐标，计算公式如下：
77.n1＝n0 l*sin(ry)
78.e1＝e0 l*sin(rx)
[0079][0080]
其中，(n0,e0,z0)表示gnss接收机120的nez坐标，(n1,e1,z1)表示待计算的棱镜140的中心点nez坐标；l为gnss接收机120的中心与棱镜140的中心的垂直高度差；rx，ry分别是两轴倾角传感器150的x轴倾角数据和y轴倾角数据；在本实施例中，x轴和北方对齐，y轴和东方对齐。
[0081]
在上述所有实施例中，“大”、“小”是相对而言的，“多”、“少”是相对而言的，“上”、“下”是相对而言的，对此类相对用语的表述方式，本技术实施例不再多加赘述。
[0082]
应理解，说明书通篇中提到的“在本实施例中”、“本技术实施例中”或“作为一种可选的实施方式”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本技术的至少一个实施例中。因此，在整个说明书各处出现的“在本实施例中”、“本技术实施例中”或“作为一种可选的实施方式”未必一定指相同的实施例。此外，这些特定特征、结构或特性可以以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于可选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本技术所必须的。
[0083]
在本技术的各种实施例中，应理解，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的必然先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本技术实施例的实施过程构成任何限定。
[0084]
以上所述，仅为本技术的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应与权利要求的保护范围为准。