[实用新型]一种基于惯性技术的地籍测量装置

说明书

技术领域

本实用新型属于惯性导航与制导技术领域，具体涉及一种基于惯性技术的地籍测量装置。

背景技术

地籍测量装置是完成土地权属界位置、土地面积和分布情况等测量任务的装置。惯性技术是以牛顿力学为基础，利用陀螺和加速度计（惯性传感器）分别测量载体的角运动信息和线运动信息，通过机载计算机解算这些信息从而获取运载体的航向、姿态、速度和位置。将惯性技术应用于地籍测量领域，由于其自主性强，可以有效的避免外界环境的干扰。根据惯性器件在载体的安装方式，可分为平台式惯性导航系统和捷联式惯性导航系统。平台式可以隔离运载体的角运动，能保证测量精度，但结构复杂，体积大；捷联式采用“数字平台”代替机电平台实体，通过计算坐标转换矩阵解算载体位置等信息，具有体积小，重量轻，成本低的特点。针对地籍测量工作范围广，地形复杂的特点，采用捷联式更符合地籍测量的工作性质。高性能的捷联式地籍测量装置可减小惯性测量单元（Inertial measurement unit，简称 IMU）的安装误差对测量精度的影响，实现IMU与数据处理单元一体化构成，方便测量人员完成测量工作，保证地籍测量的精确性和高效性。

国外惯性传感器的研制及其应用技术发展很快，特别是高精度的新型固态陀螺仪技术的全面发展，基于固态陀螺仪构成的捷联式惯性导航系统的研究工作成为惯性测量技术新的发展方向。法国iXSEA公司生产的基于光纤陀螺的PHINS系统是世界上最轻便的惯导系统，可提供载体的真方位角、运载体载体、航向速度及三维位置信息，在差分GPS辅助下其定位精度平面位置圆概率误差范围为0.5~3m；该公司的另一款光纤罗经系统OCTANS，可确定真北方向并提供全方位数据，但这些产品未能为地籍测量环境下的惯性测量系统及相关技术的开发设计提供直接的参考。然而在其他领域（如舰船、车载等）的惯性导航设备由于工作环境存在较大的差异，在地籍测量领域并不适用。

目前现有的基于惯性技术的地籍测量装置：是将IMU和数据处理单元及辅助设备（如GPS）分开，供电电源独立于数据处理单元中。由于测量装置不是一体化设计，导致惯性传感器标定不方便，影响标定精度；野外测量时，需多人操作，降低了测量效率；而且重量较大，很难达到地籍测量装置的小型化、便携式要求。

发明内容

针对现有技术的不足，本实用新型提出了一种基于惯性技术的地籍测量装置，该装置不仅能保证IMU安装时有较高的垂直度，而且能实现IMU、GPS接收机与数据处理模块及电源模块一体化结构，具有重量轻，便于操作等优点，克服现有技术测量效率低和测量精度低的问题。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

本发明基于惯性技术的地籍测量装置，包括装置外壳、IMU模块、供电装置（６）和数据处理模块；所述装置外壳内设置有连接板、所述连接板将所述装置外壳分为上外壳和下外壳；所述的IMU模块包括IMU支架和IMU；所述IMU由三个陀螺和三个加速度计构成；所述IMU支架设置于所述上外壳中心，位于所述连接板的上表面；所述供电装置设置于所述下外壳内；所述数据处理模块置于上外壳内，通过其通信接口与IMU连接；所述的IMU支架为六面体结构，包括底面、左侧面、前侧面、右侧面、后侧面和上侧面；所述的右侧面、后侧面和上侧面的中心位置处分别设置有安装孔或者安装槽，所述的加速度计分别安装于所述右侧面、后侧面和上侧面的安装孔或者安装槽内，所述的陀螺分别设置于上述安装孔或者安装槽的外表面，且陀螺的敏感轴与加速度计的敏感轴在同一直线上。

所述的数据处理模块包括ARM和DSP模块、通信接口模块。

所述的供电装置包括箱体、把手和导轨，形成“抽屉式”结构，供电电池放置于箱体中，所述把手设置在箱体的前端，所述箱体通过其底部两端的导轨连接在下外壳底部。

在所述的左侧面、前侧面、右侧面、后侧面和上侧面上还分别设置有减轻IMU支架重量的孔洞或凹槽。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1）IMU支架中的右侧面、后侧面和上侧面分别设置有使同向陀螺和加速度计在同一条直线上的安装孔或者安装槽，安装方便，体积小，垂直度高，减小了IMU的安装误差，提高了测量精度；

2）IMU支架中的左侧面、前侧面、右侧面、后侧面和上侧面上还分别设置有减轻IMU支架重量的孔洞或凹槽，在保证结构稳定性的同时，减小了装置的总体重量，减轻测量人员负担；