[发明专利]全站仪多方位坐标测量方法有效

专利信息
申请号: 201810874762.2 申请日: 2018-08-03
公开(公告)号: CN109115191B 公开(公告)日: 2020-07-31
发明(设计)人: 赵祚喜;宋俊文;谈婷;黎源鸿;冯荣;杨贻勇;马昆鹏;蒙劭洋;赖琪 申请(专利权)人: 华南农业大学
主分类号: G01C15/00 分类号: G01C15/00;G01B11/00
代理公司: 广州市华学知识产权代理有限公司 44245 代理人: 李君
地址: 510642 广*** 国省代码: 广东;44
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摘要:
搜索关键词: 全站仪 多方位 坐标 测量方法
【说明书】:

发明公开了一种全站仪多方位坐标测量方法,所述方法包括:在多体机械结构上建立全局坐标系和局部坐标系,并选定全局坐标系下的至少三个第一坐标点以及局部坐标系下的至少三个第二坐标点;将单台全站仪分多个方位放置,保持各个坐标点的位置不变,利用该全站仪测量每个方位的各个坐标点的位置,以及测量每个方位的各个坐标点的斜距、水平角和垂直角,并将斜距、水平角和垂直角转化为全站仪坐标,从而得到从全站仪坐标系到全局坐标系的第一转换矩阵,以及全局坐标到局部坐标的第二转换矩阵,最后选择误差最小的一个方位测量结果。本发明实现了用单台全站仪对待测坐标点进行多方位测量,可获得相对来说误差小的结果,从而实现高精度的目的。

技术领域

本发明涉及一种坐标测量方法,尤其是一种全站仪多方位坐标测量方法,属于工程测量技术领域。

背景技术

目前,坐标转换在各行各业都已得到广泛应用,关于机械系统刚体研究尤其需要知道刚体质心坐标等参数,如此,进行坐标点的精确测量定位以及高精度的坐标转换计算就显得尤为重要。在水田平地机平地铲上标记兴趣点,依据这些兴趣点通过坐标转换可以得到平地铲的质心位移与姿态角,从而为刚体的定位提供了一种有效的方法(2017,赵祚喜);而传统测量点坐标方法都是卷尺测量,会造成人工累计误差,不能得到有效的结果,使用全站仪测量可以快速准确获取点的位置(2016,于东海),全站仪目前广泛应用于工程测量领域,利用两台全站仪建立全站仪双站目标测距模型,精度更高,但是成本高(2012,李君桥)。利用测量机器人进行自动化变形监测,同时采用多台自动全站仪进行设站,测量结果精确,但是操作繁琐,且成本耗资巨大(潘国荣,2016)。

全站仪单台免棱镜测量能有效获取点坐标,但是单方位角度的测量,往往无法满足高精度的要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种全站仪多方位坐标测量方法,该方法解决了使用多台全站仪或者购买自动全站仪成本过高,且单方位测量精度不够等问题,提出多方位测量坐标点,并进行多次坐标转换的方法,求解出多体机械结构全局坐标与局部坐标的转换关系,避免了传统全程手工测量耗费人力大、精度低等问题。

本发明的目的可以通过采取如下技术方案达到:

全站仪多方位坐标测量方法,所述方法包括:

在多体机械结构上建立全局坐标系和局部坐标系,并选定全局坐标系下的至少三个第一坐标点以及局部坐标系下的至少三个第二坐标点;

将单台全站仪分多个方位放置,保持各个第一坐标点和各个第二坐标点的位置不变,利用该全站仪测量每个方位的各个第一坐标点和各个第二坐标点的位置,以及测量每个方位的各个第一坐标点和各个第二坐标点的斜距、水平角和垂直角,并将斜距、水平角和垂直角转化为全站仪坐标;

在每个方位测量时,根据各个第一坐标点的全站仪坐标和全局坐标,求解从全站仪坐标系到全局坐标系的第一转换矩阵;将各个第二坐标点的全站仪坐标代入第一转换矩阵,求解得到各个第二坐标点的全局坐标;根据各个第二坐标点的全局坐标和局部坐标,求解从全局坐标到局部坐标的第二转换矩阵;

在局部坐标系下选取一个第二坐标点,将该第二坐标点的全局坐标代入各个方位的第二转换矩阵,求解得到该第二坐标点的理论局部坐标,并与该第二坐标点的实际局部坐标进行比较,选择误差最小的一个方位对应的第一转换矩阵和第二转换矩阵。

进一步的,所述根据各个第一坐标点的全站仪坐标和全局坐标,求解从全站仪坐标系到全局坐标系的第一转换矩阵,具体包括:

将各个第一坐标点的全站仪坐标和全局坐标代入坐标转换公式,求解从全站仪坐标系到全局坐标系的第一转换矩阵;

当第一坐标点为三个时,直接采用求解出的从全站仪坐标系到全局坐标系的第一转换矩阵;当第一坐标点为四个或以上时,选定其中三个从全站仪坐标系到全局坐标系的第一转换矩阵误差较小的第一坐标点,重新求解从全站仪坐标系到全局坐标系的第一转换矩阵。

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