[發明專利]一種大地測量系統及其操作方法

有效

• 申請號: 201710768300.8
• 申請日: 2017-08-31
• 公開（公告）號: CN107576315B
• 公開（公告）日: 2020-03-31
• 發明（設計）人: 楊久東;吳風華;侯金亮
• 申請（專利權）人: 華北理工大學
• 主分類號: G01C15/00
• 分類號: G01C15/00
• 代理公司: 西安銘澤知識產權代理事務所(普通合伙) 61223
• 代理人: 李振瑞

1.一種大地測量系統，其特征在于，包括支架，所述支架包括至少兩個支撐腿(9)，且所述支撐腿(9)為可伸縮式支撐腿，所述支撐腿(9)的頂部固定連接有連接座(1)，所述連接座(1)內部設有驅動電機(2)，所述驅動電機(2)的頂端設置有電機軸(3)，所述電機軸(3)的頂端設置有載物平臺(4)，以使驅動電機(2)驅動所述電機軸(3)帶動所述載物平臺(4)進行旋轉，所述載物平臺(4)的頂部固定連接有至少兩個固定桿(5)，每個所述固定桿(5)的頂部活動連接有調節螺桿(6)，所述調節螺桿(6)的頂部固定連接有固定架(7)，所述固定架(7)上活動連接有雷達測距儀(8)；

所述大地測量系統還包括：電子羅盤(10)、高度計(11)、傾角儀(12)、角度傳感器(13)、GPS接收機(14)和處理設備(15)，所述電子羅盤(10)、所述高度計(11)、所述傾角儀(12)、GPS接收機(14)均集成在所述連接座(1)內部，所述角度傳感器(13)設置在固定架(7)與雷達測距儀(8)的連接處，所述處理設備(15)設置在所述連接座(1)的頂部，且所述驅動電機(2)、所述電子羅盤(10)、所述高度計(11)、所述傾角儀(12)、所述角度傳感器(13)、所述GPS接收機(14)均與所述處理設備(15)電聯接；

所述電子羅盤(10)，用于獲取雷達測距儀(8)相對于正北方向的夾角；所述高度計(11)，用于獲取載物平臺(4)的海拔高度；所述傾角儀(12)，用于獲取載物平臺(4)相對于水平面的夾角；所述角度傳感器(13)，用于獲取雷達測距儀(8)相對于載物平臺(4)的夾角；所述GPS接收機(14)，用于獲取載物平臺(4)在地球坐標系中的位置；

所述雷達測距儀(8)包括：多個通道和數字處理模塊，每個通道中均設置有定向天線和射頻模塊，所述定向天線連接所述射頻模塊，所述射頻模塊連接所述數字處理模塊，所述數字處理模塊連接所述處理設備(15)；每個通道均依次通過射頻模塊和定向天線發送一個脈沖序列，并將每一個通道的發送脈沖序列發送至數字處理模塊；其中，多個通道的多個脈沖序列同時發送；每個通道均依次通過定向天線和射頻模塊接收一個脈沖序列，且射頻模塊將接收脈沖序列發送至數字處理模塊；

所述數字處理模塊將每一個通道的接收脈沖序列與發送脈沖序列求相關運算，得到相關值，并將多個相關值進行合并，得到累加相關值；并對累加相關值進行峰值檢測獲取最大峰值，將最大峰值與門限進行比較，當最大峰值大于門限時，獲取最大峰值對應的時間，并將所述最大峰值對應的時間傳輸至所述處理設備(15)；其中，所述最大峰值對應的時間為雷達測距儀(8)從發射多個脈沖序列到接收到多個脈沖序列的平均時延；

所述處理設備(15)，用于根據雷達測距儀(8)從發射多個脈沖序列到接收到多個脈沖序列的平均的時延計算出雷達測距儀(8)相對于目標物體的空間直線距離；用于根據雷達測距儀(8)相對于載物平臺(4)的夾角和載物平臺(4)相對于水平面的夾角，確定雷達測距儀(8)相對于水平面的夾角；用于根據雷達測距儀(8)相對于目標物體的空間直線距離和雷達測距儀(8)相對于水平面的夾角確定雷達測距儀(8)相對于目標物體的水平直線距離；根據雷達測距儀(8)相對于目標物體的空間直線距離和雷達測距儀(8)相對于水平面的夾角確定雷達測距儀(8)相對于目標物體的垂直高度差；用于根據載物平臺(4)在地球坐標系中的位置、雷達測距儀(8)相對于目標物體的水平直線距離和雷達測距儀(8)相對于正北方向的夾角，確定目標物體在地球坐標系中的位置；以及用于根據載物平臺(4)的海拔高度和雷達測距儀(8)相對于目標物體的垂直高度差確定目標物體的海拔高度。

2.如權利要求1所述的大地測量系統，其特征在于，所述數字處理模塊為DSP芯片。

3.如權利要求1所述的大地測量系統，其特征在于，所述處理設備(15)包括：處理器、輸入模塊、存儲模塊和顯示模塊，所述處理器分別與所述輸入模塊、所述存儲模塊和所述顯示模塊連接。

4.如權利要求3所述的大地測量系統，其特征在于，所述處理器為ARM處理器。

5.一種大地測量系統的操作方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1、打開所述大地測量系統的總開關，待大地測量系統完全啟動后，打開驅動電機的控制開關啟動驅動電機，驅動電機軸帶動載物平臺進行旋轉；

S2、當所述載物平臺轉動預設角度后，關閉所述驅動電機的控制開關，驅動電機將關閉信號發送給處理設備，處理設備在接收到所述關閉信號后，向電子羅盤、高度計、傾角儀、角度傳感器和GPS接收機均發送獲取指令；

S3、所述電子羅盤獲取雷達測距儀相對于正北方向的夾角，并將所述雷達測距儀相對于正北方向的夾角發送給處理設備；所述高度計獲取載物平臺的海拔高度，并將所述海拔高度發送給處理設備；

所述傾角儀獲取載物平臺相對于水平面的夾角，并將所述載物平臺相對于水平面的夾角發送給處理設備；

所述角度傳感器獲取雷達測距儀相對于載物平臺的夾角；并將雷達測距儀相對于載物平臺的夾角發送給處理設備；

所述GPS接收機獲取載物平臺在地球坐標系中的位置，并將載物平臺在地球坐標系中的位置發送給處理設備；

S4、所述處理設備向所述雷達測距儀發送測距指令，所述雷達測距儀接收到測距指令后同時發送多個脈沖序列，多個脈沖序列與多個通道一一對應；

S5、數字處理模塊接收到多個脈沖序列后，依次將每個接收脈沖序列與對應的發送脈沖序列求相關運算，得到相關值，并將多個相關值進行合并，得到累加相關值；并對累加相關值進行峰值檢測獲取最大峰值，將最大峰值與門限進行比較，當最大峰值大于門限時，獲取最大峰值對應的時間，并將所述最大峰值對應的時間傳輸至所述處理設備；其中，所述最大峰值對應的時間為雷達測距儀從發射多個脈沖序列到接收到多個脈沖序列的平均時延；

S6、所述處理設備根據雷達測距儀從發射多個脈沖序列到接收到多個脈沖序列的平均時延計算出雷達測距儀相對于目標物體的空間直線距離；

根據雷達測距儀相對于載物平臺的夾角和載物平臺相對于水平面的夾角，確定雷達測距儀相對于水平面的夾角；

根據雷達測距儀相對于目標物體的空間直線距離和雷達測距儀相對于水平面的夾角確定雷達測距儀相對于目標物體的水平直線距離；

根據雷達測距儀相對于目標物體的空間直線距離和雷達測距儀相對于水平面的夾角確定雷達測距儀相對于目標物體的垂直高度差；

根據載物平臺在地球坐標系中的位置、雷達測距儀相對于目標物體的水平直線距離和雷達測距儀相對于正北方向的夾角，確定目標物體在地球坐標系中的位置；

根據載物平臺的海拔高度和雷達測距儀相對于目標物體的垂直高度差確定目標物體的海拔高度；

S7、所述處理設備顯示目標物體的海拔高度和目標物體在地球坐標系中的位置。