CN111649719A - 一种道路高程检测中的gnss自动引导测试方法 - Google Patents

一种道路高程检测中的gnss自动引导测试方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111649719A
CN111649719A CN202010660487.1A CN202010660487A CN111649719A CN 111649719 A CN111649719 A CN 111649719A CN 202010660487 A CN202010660487 A CN 202010660487A CN 111649719 A CN111649719 A CN 111649719A
Authority
CN
China
Prior art keywords
total station
gnss
station
points
measurement
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202010660487.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111649719B (zh
Inventor
张程远
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wuhan Institute of Rock and Soil Mechanics of CAS
Original Assignee
Wuhan Institute of Rock and Soil Mechanics of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Wuhan Institute of Rock and Soil Mechanics of CAS filed Critical Wuhan Institute of Rock and Soil Mechanics of CAS
Priority to CN202010660487.1A priority Critical patent/CN111649719B/zh
Publication of CN111649719A publication Critical patent/CN111649719A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111649719B publication Critical patent/CN111649719B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C5/00—Measuring height; Measuring distances transverse to line of sight; Levelling between separated points; Surveyors' levels
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/38—Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system
    • G01S19/39—Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system the satellite radio beacon positioning system transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/42—Determining position

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)

Abstract

本发明公开了一种道路高程检测中的GNSS自动引导测试方法。采用GNSS对全站仪定位跟踪，以及航向角计算综合分析方法实现测量车辆的自动定位与行驶引导。可实现连续自动化的移动式测量，为工程机器人应用提供了技术方法基础。由于该方法采用了分段式的全站仪定位和高程测量，精度可以达到1mm，实现了高精度的道路工程质量评估。

Description

一种道路高程检测中的GNSS自动引导测试方法
技术领域
本发明属于工程测量领域，更具体涉及一种道路高程检测中的GNSS自动引导测试方法，适用于各类地表工程场地的高程观测与质量检测。
背景技术
交通基础建设中需要对施工后的工程场地，比如铁路道床、公路路基、机场地基等的高程进行精确的测量复核，以评估工程建设的质量，并为下一步的施工提供准确的修正数据。标高的测量一般采用固定抽检的方式，在路面上每隔一定距离设定一个检测断面，每个断面上有多个固定的测量点。由于卫星定位***GNSS(比如GPS)的高程测量精度较低，而且即使是水平精度要达到厘米级别，也需要较长时间的静态观测才能完成，因此在场地高程快速测量方面GPS直接测量并不适用。而且，目前普遍应用的人工方式，效率很低，大大影响了检测进度，甚至会导致人为的检测点数降低。
发明内容
本发明的目的是在于针对现有技术存在的缺陷，提供一种道路高程检测中的GNSS(Global Navigation Satellite System)自动引导测试方法，有利于工程场地的自动化智能化测量，提高实际工程中的检测效率。
本发明之目的是通过以下技术方案实现的：
一种道路高程检测中的GNSS自动引导测试方法，包括以下步骤：
步骤1、建立场地坐标系；
步骤2、沿行进道路依次放置各个控制点；
步骤3、沿行进道路依次设置各个全站仪测站位置；
步骤4、自动行驶车辆行驶到第一个全站仪测站位置，记第一个全站仪测站位置为预备测站位置TS0，手动操作自动行驶车辆上的全站仪对准附近的三个控制点，采用后方交会方法进行全站仪的自身的定位定向，读取航向角作为初始航向角θ0；
步骤5、读取GNSS接收机的坐标作为当前全站仪GNSS测量坐标，记当前全站仪测站位置为TSm，下一个全站仪测站位置为TSm+1，将当前全站仪GNSS测量坐标传给自动行驶车辆，自动行驶车辆根据当前全站仪GNSS测量坐标向下一个全站仪测站位置TSm+1行驶直至到达下一个全站仪测站位置TSm+1附近并停车，读取航向角θ1并记录，GNSS接收机读取全站仪坐标作为下一站全站仪GNSS测量坐标(xGNSS，yGNSS，zGNSS)；
步骤6、将全站仪旋转角度(θ1-θ0)；
步骤7、计算全站仪相对于三个附近的控制点的水平方位角与垂直天顶角，驱动全站仪实施后方交会进行定位定向，完成后读取航向角作为新的初始航向角θ0；
步骤8、全站仪实施对当前全站仪测站位置前后不同位置的各个横向扫描线上的各个场地预设扫描点的高程测量；
步骤9、将步骤5中所述的下一个全站仪测站位置TSm+1作为当前全站仪测站位置TSm并返回步骤5，直到完成所有场地预设扫描点的高程测量。
如上所述的水平方位角和垂直天顶角通过以下公式获得：
水平方位角
Figure BDA0002578355040000021
xcpn≠xGNSS
垂直天顶角
Figure BDA0002578355040000022
xcpn≠xGNSS
其中，xcpn，ycpn，zcpn为三个附近的控制点中的其中一个控制点的坐标。
如上所述的场地坐标系的X轴的正轴指向正东方，Y轴的正轴指向正北方、Z轴的正轴指向垂直向上方向。
如上所述的控制点交替出现在行进道路的两侧。
本发明具有以下的优点和效果：
采用GNSS定位与引导，可实现连续自动化的移动式测量，为道路工程机器人应用提供了技术方法基础。由于该方法采用了分段式的全站仪定位和高程测量，精度可以达到1mm，实现了高精度的工程质量评估。
附图说明
图1为控制点、全站仪测站位置和场地预设扫描点的空间关系示意图；
图2为全站仪置零计算示意图；
具体实施方式
为了便于本领域普通技术人员理解和实施本发明，下面结合实施例对本发明作进一步的详细描述，应当理解，此处所描述的实施示例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
具体实施时，全站仪采用伺服型高端全站仪，例如拓普康全站仪MS05，它的自动搜索与照准角度可以设置为±5°，而在10米距离上GNSS自动行驶车辆移动后测量误差(20cm)引起的角度偏差不大于5°。计算机采用具备USB口的便携机或台式机，可运行中控计算程序。卫星定位***GNSS可以用GPS/北斗或者多种卫星混合型，例如千寻位置或者合众思壮产品，水平精度可以达到20cm，高程精度可以达到30cm。也就是说采用GNSS跟踪引导的方法行驶到的引导点位置误差不超过20cm，可以达到全站仪自动照准的要求。航向仪以慧联的动态倾角仪HIS系列为例，水平航向角动态测量精度可以达到0.05°。那么车辆自动行驶到引导点后可以自动寻找到控制点并实施照准测量。这就为道路场地高程的高精度自动化测量提供了可行的方案。
步骤1、建立场地坐标系，其中，场地坐标系的X轴的正轴指向正东方，Y轴的正轴指向正北方、Z轴的正轴指向垂直向上方向；
步骤2、沿行进道路依次放置各个控制点，一般控制点交替放置在行进道路两侧，确定各控制点在场地坐标系中的坐标；
步骤3、沿行进道路依次设置各个全站仪测站位置。
步骤4、自动行驶车辆行驶到第一个全站仪测站位置，记第一个全站仪测站位置为预备测站位置TS0，预备测站位置TS0的坐标为xTS0,yTS0,zTS0，手动操作自动行驶车辆上的全站仪对准附近的三个控制点，采用后方交会方法进行全站仪的自身的定位定向。定向是指全站仪基准方向设定为场地坐标系y方向，并读取航向角作为初始航向角θ0。
步骤5、GNSS接收机位于全站仪正上方，自动行驶车辆、GNSS接收机、全站仪的X轴和Y轴坐标相同，读取GNSS接收机的坐标作为当前全站仪GNSS测量坐标，记当前全站仪测站位置为TSm，下一个全站仪测站位置为TSm+1，将当前全站仪GNSS测量坐标传给自动行驶车辆，自动行驶车辆根据当前全站仪GNSS测量坐标向下一个全站仪测站位置TSm+1行驶直至到达下一个全站仪测站位置TSm+1附近并停车，读取航向角θ1并记录，
记自动行驶车辆根据当前全站仪GNSS测量坐标行驶直至到达下一个全站仪测站位置TSm+1附近并停车时，GNSS接收机读取全站仪坐标作为下一站全站仪GNSS测量坐标(xGNSS，yGNSS，zGNSS)。
步骤6、由于GNSS接收机读取全站仪坐标的误差较大，所以只能用来粗略获取停车位置的坐标，与下一个全站仪测站位置TSm+1的坐标不会完全一致。在计算机控制下，将全站仪旋转角度(θ1-θ0)，回到步骤4所确定的水平零位，并进行置零操作。
步骤7、根据下述公式，计算全站仪相对于三个附近的控制点的水平方位角与垂直天顶角，驱动全站仪依次转向、搜索照准这三个附近控制点的棱镜，搜索照准是高端伺服型全站仪自带标准功能，实施后方交会进行定位定向，完成后读取航向角作为新的初始航向角θ0。
全站仪旋转角度公式：
水平方位角
Figure BDA0002578355040000041
xcpn≠xGNSS
垂直天顶角
Figure BDA0002578355040000042
xcpn≠xGNSS
其中，xcpn，ycpn，zcpn为三个附近的控制点中的其中一个控制点的坐标；
步骤8、在自动行驶车辆上计算机控制下，全站仪实施对当前全站仪测站位置前后不同位置的各个横向扫描线上的各个场地预设扫描点的高程测量。
如图1所示，全站仪测站位置TS1附近的预设扫描点为M1_1，M1_2，M1_3，M1_4，全站仪测站位置TS2附近的预设扫描点为M2_1，M2_2，M2_3，M2_4，预设扫描点的数量和平面坐标预先设定好，全站仪到达TS1后顺序测量其高程，记录即可。
步骤9、将步骤5中所述的下一个全站仪测站位置TSm+1作为当前全站仪测站位置TSm并返回步骤5，直到完成所有场地预设扫描点的高程测量。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (4)

1.一种道路高程检测中的GNSS自动引导测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、建立场地坐标系；
步骤2、沿行进道路依次放置各个控制点；
步骤3、沿行进道路依次设置各个全站仪测站位置；
步骤4、自动行驶车辆行驶到第一个全站仪测站位置，记第一个全站仪测站位置为预备测站位置TS0，手动操作自动行驶车辆上的全站仪对准附近的三个控制点，采用后方交会方法进行全站仪的自身的定位定向，读取航向角作为初始航向角θ0；
步骤5、读取GNSS接收机的坐标作为当前全站仪GNSS测量坐标，记当前全站仪测站位置为TSm，下一个全站仪测站位置为TSm+1，将当前全站仪GNSS测量坐标传给自动行驶车辆，自动行驶车辆根据当前全站仪GNSS测量坐标向下一个全站仪测站位置TSm+1行驶直至到达下一个全站仪测站位置TSm+1附近并停车，读取航向角θ1并记录，GNSS接收机读取全站仪坐标作为下一站全站仪GNSS测量坐标(xGNSS，yGNSS，zGNSS)；
步骤6、将全站仪旋转角度(θ1-θ0)；
步骤7、计算全站仪相对于三个附近的控制点的水平方位角与垂直天顶角，驱动全站仪实施后方交会进行定位定向，完成后读取航向角作为新的初始航向角θ0；
步骤8、全站仪实施对当前全站仪测站位置前后不同位置的各个横向扫描线上的各个场地预设扫描点的高程测量；
步骤9、将步骤5中所述的下一个全站仪测站位置TSm+1作为当前全站仪测站位置TSm并返回步骤5，直到完成所有场地预设扫描点的高程测量。
2.根据权利要求1所述的一种道路高程检测中的GNSS自动引导测试方法，其特征在于，所述的水平方位角和垂直天顶角通过以下公式获得：
水平方位角
Figure FDA0002578355030000011
xcpn≠xGNSS
垂直天顶角
Figure FDA0002578355030000021
xcpn≠xGNSS
其中，xcpn，ycpn，zcpn为三个附近的控制点中的其中一个控制点的坐标。
3.根据权利要求1所述的一种场地高程测量中的全站仪跟踪自动引导方法，其特征在于，所述的场地坐标系的X轴的正轴指向正东方，Y轴的正轴指向正北方、Z轴的正轴指向垂直向上方向。
4.根据权利要求1所述的一种场地高程测量中的全站仪跟踪自动引导方法，其特征在于，所述的控制点交替出现在行进道路的两侧。
CN202010660487.1A 2020-07-10 2020-07-10 一种道路高程检测中的gnss自动引导测试方法 Active CN111649719B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010660487.1A CN111649719B (zh) 2020-07-10 2020-07-10 一种道路高程检测中的gnss自动引导测试方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010660487.1A CN111649719B (zh) 2020-07-10 2020-07-10 一种道路高程检测中的gnss自动引导测试方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111649719A true CN111649719A (zh) 2020-09-11
CN111649719B CN111649719B (zh) 2021-09-07

Family

ID=72350292

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010660487.1A Active CN111649719B (zh) 2020-07-10 2020-07-10 一种道路高程检测中的gnss自动引导测试方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111649719B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112857218A (zh) * 2021-01-11 2021-05-28 中铁建大桥工程局集团南方工程有限公司 一种基于三维激光扫描的钢桁架拱桥施工线形监测方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1099130A (zh) * 1994-04-29 1995-02-22 张驰 一种快速定位***
WO2013141923A2 (en) * 2011-12-20 2013-09-26 Sadar 3D, Inc. Scanners, targets, and methods for surveying
CN111380513A (zh) * 2018-12-28 2020-07-07 中国航空工业集团公司西安飞行自动控制研究所 基于惯性技术的轨道坐标测量方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1099130A (zh) * 1994-04-29 1995-02-22 张驰 一种快速定位***
WO2013141923A2 (en) * 2011-12-20 2013-09-26 Sadar 3D, Inc. Scanners, targets, and methods for surveying
CN111380513A (zh) * 2018-12-28 2020-07-07 中国航空工业集团公司西安飞行自动控制研究所 基于惯性技术的轨道坐标测量方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
魏国忠 等: "高速公路勘测中车载激光点云高精度校正可行性分析", 《测绘通报》 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112857218A (zh) * 2021-01-11 2021-05-28 中铁建大桥工程局集团南方工程有限公司 一种基于三维激光扫描的钢桁架拱桥施工线形监测方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN111649719B (zh) 2021-09-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102337710B (zh) 一种gps轨道不平顺检测***及其检测方法
CN102890281B (zh) 一种用于高层建筑的gps高精度定位测量方法
CN106342197B (zh) 一种用于对激光设备进行远近距离动态精度指标测试的***
CN102435140B (zh) 一种激光跟踪仪构建地理坐标系的方法
CN110160557B (zh) 一种掘进机惯性导航***二维位置精度标定方法和***
CN103754235B (zh) 一种高铁测量用惯性定位定向装置及方法
CN111519482B (zh) 一种铺轨机的导航控制方法、铺轨机及铺轨机***
CN1680776A (zh) 用低漂移差分全球定位***制作精确地形图的***和方法
CN209479681U (zh) 实现轨道快速检测的测量小车
CN102692210A (zh) 定点扫描式快速隧道断面净空测量及收敛测量方法
CN202092653U (zh) 一种变电站巡视机器人的导航***
CN106443724A (zh) 导航接收机伪距差分定位精度测试方法与***
CN111649719B (zh) 一种道路高程检测中的gnss自动引导测试方法
CN110333082A (zh) 一种用于判断车辆直线来回行驶重合度的计算方法
CN111721262B (zh) 一种场地高程测量中的全站仪跟踪自动引导方法
CN111060941A (zh) 一种在遮挡环境下的高精度定位方法及其装置
CN107917693A (zh) 一种基于光学测距的倾斜测量装置及测量方法
CN113219501B (zh) 基于惯性测量单元土方测量方法、***及rtk接收机
CN115014203A (zh) 一种基于激光测距仪的惯导小车三维坐标测量方法及装置
CN114697858A (zh) 一种巡检车泊位定位装置、方法及***
CN113639662A (zh) 一种管环圆度测量装置及方法
JPH0446366B2 (zh)
CN110332888A (zh) 一种岩体结构面空间位置测量装置和测量方法
CN111380513A (zh) 基于惯性技术的轨道坐标测量方法
CN115638725B (zh) 一种基于自动测量***的目标点位测量方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant