一种机载激光单点测量装置及测量方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种机载激光单点测量装置及测量方法，属于施工检测技术领域；包括：一无人机本体，所述无人机本体包括：一机载平台，所述机载平台上设有：一定位模块，提供三维地心坐标信息和时间信息；一距离传感器，采集所述无人机本体的坐标中心原点至地面的距离，获得测距数据；一姿态传感器，测量所述机载平台相对于所述坐标中心原点的姿态变化，获得姿态数据；一数据处理模块，连接所述定位模块、所述距离传感器、所述姿态传感器，根据所述三维地心坐标信息、所述测距数据、所述姿态数据，获得测点真实的平面坐标。上述技术方案的有益效果是：解决了常规检测手段实施受限的问题，提升了检测效率、远程安全、成本低。成本低。成本低。

【技术实现步骤摘要】
一种机载激光单点测量装置及测量方法


[0001]本专利技术涉及施工检测
，尤其涉及一种机载激光单点测量装置及测量方法。

技术介绍

[0002]随着卫星导航定位系统(GNSS，Global Navigation Satellite System)的不断发展，单基站实时载波相位差分定位(RTK，Real Time Kinematic)在20公里内的定位可达到厘米级，成熟应用于施工领域，沿海水工结构施工通常包括陆域施工和水域施工等内容，但沿海水域施工受潮汐、风浪、船舶航行等影响，不可控风险较多，类似场景还有极易于淤陷的滩面测量。
[0003]现有技术中，常规的检测手段有：人工攀爬抛石坝、船舶高低潮检测、架站三维激光扫描、背包式激光，但均存在风险高、效率低的问题，机载三维激光扫描的费用高。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于，提供一种机载激光单点测量装置，解决以上技术问题；
[0005]本专利技术的目的还在于，提供一种机载激光单点测量装置的测量方法，解决以上技术问题；
[0006]一种机载激光单点测量装置，包括：
[0007]一无人机本体，所述无人机本体包括：
[0008]一机载平台，所述机载平台上设有：
[0009]一定位模块，提供三维地心坐标信息和时间信息；
[0010]一距离传感器，采集所述无人机本体的坐标中心原点至地面的距离，获得测距数据；
[0011]一姿态传感器，测量所述机载平台相对于所述坐标中心原点的姿态变化，获得姿态数据；
[0012]一数据处理模块，连接所述定位模块、所述距离传感器、所述姿态传感器，根据所述三维地心坐标信息、所述测距数据、所述姿态数据，获得测点真实的平面坐标。
[0013]优选地，所述定位模块采用实时载波相位差分定位模块，所述定位模块提供厘米级的三维坐标以及全球定位系统时间信息作为时间标签。
[0014]优选地，所述姿态变化包括N轴竖直方向的纵摇、E轴竖直方向的横摇。
[0015]优选地，所述姿态变化还包括N轴和E轴水平方向的艏向变化值。
[0016]优选地，所述距离传感器采用高频激光测距传感器，所述高频激光测距传感器的激光发射口朝向地面设置，通过发射激光脉冲并接收地面点反射回来的脉冲信号获得所述测距数据。
[0017]优选地，所述距离传感器与所述姿态传感器，以经过所述机载平台的中心并垂直于所述机载平台的竖直线对称设置。
[0018]一种机载激光单点测量装置的测量方法，用于所述的测量装置，包括：
[0019]步骤S1，所述机载平台的所述距离传感器实时采集无人机的所述坐标中心原点至地面的距离，获得所述测距数据；
[0020]步骤S2，所述姿态传感器实时测量机载系统相对于所述无人机的所述坐标中心原点的姿态变化，获得所述姿态数据；
[0021]步骤S3，所述数据处理模块将实时动态坐标由地心坐标系换算至平面投影坐标系，获得所述实时动态坐标的平面投影坐标；
[0022]步骤S4，依据所述实时动态坐标的平面投影坐标、所述姿态数据、所述测距数据，融合计算得到所述测点真实的平面坐标。
[0023]优选地，步骤S2中所述姿态数据包括N轴竖直方向的纵摇、E轴竖直方向的横摇；
[0024]所述纵摇、所述横摇的计算过程为：
[0025][0026][0027][0028]ΔH＝Hr*cosθ
en
[0029]式中，θ
e
为所述无人机E轴垂直方向倾斜，即横摇；
[0030]θ
n
为所述无人机N轴垂直方向倾斜，即纵摇；
[0031]Hr为测量装置的实测距离；
[0032]θ
en
为Hr与竖直方向的夹角；
[0033]ΔH为所述无人机的坐标中心原点(n0，e0，h0)投影至地面点高程面的所述无人机的坐标原点的投影点D的距离；
[0034]Δe为地面点A在E0轴上的投影；
[0035]Δ
n
为地面点A在N0轴上的投影；
[0036]Δne为地面点A距离所述无人机的坐标原点投影点D的直线距离。
[0037]优选地，步骤S2中所述姿态数据还包括N轴和E轴水平方向的艏向变化值，所述艏向变化值的计算过程为：
[0038]Δe0＝cosθ
h
*(Δe
‑
Δn*tanθ
h
)＝cosθ
h
*Δe
‑
sinθ
h
*Δn
[0039][0040]式中，θ
h
为所述无人机本体在高程面上的艏向变化；
[0041]Δe0为地面点A在其高程面上至N轴(测量坐标系的北方向)垂直距离；
[0042]Δn0是地面点A在其高程面上至E轴(测量坐标系的东方向)垂直距离。
[0043]优选地，步骤S4中依据所述纵摇、所述横摇、所述艏向变化值计算，得到所述测点A
真实的平面坐标(N1、E1、H1)：
[0044][0045]本专利技术的有益效果是：由于采用以上技术方案，解决了常规检测手段实施受限的问题，提升了检测效率、远程安全、成本低。
附图说明
[0046]图1是本专利技术的较佳的实施例中机载激光单点测量装置的结构示意图；
[0047]图2是本专利技术的较佳的实施例中测量横摇、纵摇归算关系的示意图；
[0048]图3是本专利技术的较佳的实施例中机载激光单点测量俯视图及艏向修正关系示意图；
[0049]图4是本专利技术的较佳的实施例中测量方法的的步骤流程图。
[0050]附图中：1、机载平台；2、定位模块；3、距离传感器；4、姿态传感器；5、数据处理模块。
具体实施方式
[0051]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0052]需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0053]下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明，但不作为本专利技术的限定。
[0054]一种低成本机载激光单点测量装置，如图1所示，包括：
[0055]一无人机本体，无人机本体包括：
[0056]一机载平台1，机载平台1上设有：
[0057]一定位模块2，提供三维地心坐标信息和时间信息；
[0058]一距离传感器3，采集无人机本体的坐标中心原点至地面的距离，获得测距数据；
[0059]一姿态传感器4，测量机载平台相对于坐标中心原点的姿态变化，获得姿态数据；
[0060]一数据处理模块5，连接定位模块2、距离传感器3、姿态本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种机载激光单点测量装置，其特征在于，包括：一无人机本体，所述无人机本体包括：一机载平台，所述机载平台上设有：一定位模块，提供三维地心坐标信息和时间信息；一距离传感器，采集所述无人机本体的坐标中心原点至地面的距离，获得测距数据；一姿态传感器，测量所述机载平台相对于所述坐标中心原点的姿态变化，获得姿态数据；一数据处理模块，连接所述定位模块、所述距离传感器、所述姿态传感器，根据所述三维地心坐标信息、所述测距数据、所述姿态数据，获得测点真实的平面坐标。2.根据权利要求1所述的机载激光单点测量装置，其特征在于，所述定位模块采用实时载波相位差分定位模块，所述定位模块提供厘米级的三维坐标以及全球定位系统时间信息作为时间标签。3.根据权利要求1所述的机载激光单点测量装置，其特征在于，所述姿态变化包括N轴竖直方向的纵摇、E轴竖直方向的横摇。4.根据权利要求3所述的机载激光单点测量装置，其特征在于，所述姿态变化还包括N轴和E轴水平方向的艏向变化值。5.根据权利要求1所述的机载激光单点测量装置，其特征在于，所述距离传感器采用高频激光测距传感器，所述高频激光测距传感器的激光发射口朝向地面设置，通过发射激光脉冲并接收地面点反射回来的脉冲信号获得所述测距数据。6.根据权利要求5所述的机载激光单点测量装置，其特征在于，所述距离传感器与所述姿态传感器，以经过所述机载平台的中心并垂直于所述机载平台的竖直线对称设置。7.一种机载激光单点测量装置的测量方法，其特征在于，用于权利要求1
‑
6任意一项所述的测量装置，包括：步骤S1，所述机载平台的所述距离传感器实时采集无人机的所述坐标中心原点至地面的距离，获得所述测距数据；步骤S2，所述姿态传感器实时测量机载系统相对于所述无人机的所述坐标中心原点的姿态变化，获得所述姿态数据；步骤S3，所述数据处理模块将实时动态坐标由地心坐标系换算至平面投影坐标系，获得所述实时动...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪波，彭光明，焦永强，刘辉，万立健，邹映军，刘龙，
申请(专利权)人：中交上海航道局有限公司，
类型：发明
国别省市：