一种gps差分定位精度电动测量系统及其实现方法
阅读说明：本技术 一种gps差分定位精度电动测量系统及其实现方法 (GPS differential positioning precision electric measurement system and implementation method thereof ) 是由 于洪达 李朝 张太龙 王鸿捷 顾强 刘银哲 于 2019-11-26 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种GPS差分定位精度电动测量系统及其实现方法,包括RTK主机,所述RTK主机通过反馈线与测绘接收天线连接,所述RTK主机通过串口与4G模块连接接收基站差分信号,所述RTK主机通过电源线与电源连接实现设备供电,所述RTK主机通过232转USB串口与上位机通信发送数据,所述测绘接收天线、4G模块均设置于电动定位平台上,本发明解决了人工测量GPS精度难,无法测量移动距离及移动一致性的问题,本发明通过电动定位平台中的底座支架、横向电机、滑行台、天线支架、旋转电机完成测绘接收天线的移动,从而实现移动距离检测及往复一致性的检测,本发明通过程序自动分析测试结果,并且测试结果是可视化的,直观明了。(The invention discloses a GPS differential positioning precision electric measuring system and a realization method thereof, comprising an RTK host, wherein the RTK host is connected with a surveying and mapping receiving antenna through a feedback line, the RTK host is connected with a 4G module through a serial port to receive a base station differential signal, the RTK host is connected with a power supply through a power line to realize equipment power supply, the RTK host communicates with an upper computer through a 232-turn USB serial port to send data, and the surveying and mapping receiving antenna and the 4G module are both arranged on an electric positioning platform. And the test result is visual and clear.)
技术领域
本发明涉及测绘领域，具体是指一种GPS差分定位精度电动测量系统及其实现方法。
背景技术
在GPS精度测量的工作中，现有技术里还没有一个专门用于测试GPS定位精度的定位平台，大家都是通过得到的数据通过人工分析来大致判断定位精度是否达标，现有精度测量方法基本是通过读取GPS发出的经纬度坐标，在人工转换成平面坐标后人工对比测量精度，但是没有办法验证移动距离精度和一致性，并且测量精度需要熟练人员才能操作，操作繁琐。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：一种GPS差分定位精度电动测量系统，包括RTK主机，所述RTK主机通过反馈线与测绘接收天线连接，所述RTK主机通过串口与4G模块连接接收基站差分信号，所述RTK主机通过电源线与电源连接实现设备供电，所述RTK主机通过232转USB串口与上位机通信发送数据，所述测绘接收天线、4G模块均设置于电动定位平台上。
作为改进，所述电动定位平台包括测绘接收天线、天线支架及底座支架，所述测绘接收天线设置于天线支架的两端，所述天线支架位于两测绘接收天线中间位置设有4G模块与GPS模块，所述天线支架与底座支架之间设有滑行台，所述滑行台底面两端各设固定设有导槽，所述底座支架顶部两侧沿其长度方向固定设有滑轨，所述导槽与滑轨可滑动连接，所述滑行台下方固定设有旋转电机及旋转角度编码器，所述旋转电机输出轴通过第一齿轮与第二齿轮啮合，所述旋转角度编码器连接的传动轴贯穿第二齿轮后与天线支架固定连接，所述天线支架中心与传动轴伸出滑行台的部分卡接使得天线支架可在旋转电机的带动下转动，所述底座支架内框靠近滑行台一端固定设有横向电机与横向位置编码器，所述横向电机轴端所连接的齿轮皮带沿底座支架轴向依次穿过第一皮带导向轮、第二皮带导向轮及第三皮带导向轮。
作为改进，所述底座支架内框沿轴向均匀设有不少于两道横向支撑，所述第二皮带导向轮与第三皮带导向轮均固定设置于横向支撑靠近天线支架一侧。
作为改进，所述滑轨靠近横向电机一端固定设有前限位器，所述滑轨远离横向电机一端固定设有后限位器。
作为改进，所述横向位置编码器与滑行台之间设有连接钢丝。
作为改进，所述齿轮皮带通过固定扣与滑行台下侧固定连接。
作为改进，所述天线支架可绕传动轴轴心转动。
作为改进，其实现方法，包括以下步骤：
(1)将系统按照上述连接方式连接好，然后在上位机中，根据连接的串口号打开串口，通过串口接收差分模块的定位数据，针对协议将经度、纬度、海拔高度、航向角解析出来；
(2)据经纬度转东北天坐标系公式将其转换为平面坐标系，同时将差分后的前10组数据的平均值作为原点；
(2-1)WGS84(大地坐标系)转地心直角坐标系
对于空间中一点，大地坐标系(L,B,H)转直角坐标系(X,Y,Z)，其中L(经度)、B(纬度)、H(海拔高度)：
上式中：
(2-2)地心直角坐标系转东北天坐标系
其中，公式中的(L0,B0,H0)为东北天坐标系的基准零点的经纬度和海拔高度，(L,B,H)为当前位置的经纬度和海拔高度，X直角、Y直角、Z直角为当前点的空间直角坐标系坐标；
(3)最后实时将接收到坐标数据计算出距离原点(X0,Y0)的东向(x轴)和北向(y轴)的距离，并将坐标显示在上位机中坐标系上并同步更新距离原点的距离。
(4)在测试时，首先将电动定位平台中测绘接收天线移动至最左端保持不动，开始采集数据。
(5)进行精度测试时，将电动定位平台中测绘接收天线移动至最左端保持不动，观察上位机软件显示的坐标系中，数据显示点是否距离原点超出2cm刻度线，超出刻度线为不合格产品，合格后进行下一项测试；
(6)进行移动距离测试时，将电动定位平台中测绘接收天线移动至最右端保持不动，观察上位机软件显示的坐标系中，数据显示点是否距离原点是否为100cm±0.5cm，超出0.5cm为不合格产品，合格后进行下一项测试；
(7)一致性测试：将将电动定位平台中测绘接收天线移动由最左端移动至最右端，往复≥10次后停留在最左端位置，观看上位机软件显示的坐标系中，显示点是否超出2cm刻度线，超出刻度线为不合格产品。
采用以上结构后，本发明具有如下优点：
本发明解决了人工测量GPS精度难，无法测量移动距离及移动一致性的问题，本发明通过电动定位平台中的底座支架、横向电机、滑行台、天线支架、旋转电机完成测绘接收天线的移动，从而实现移动距离检测及往复一致性的检测，本发明通过程序自动分析测试结果，并且测试结果是可视化的，直观明了。
附图说明
图1是本发明一种GPS差分定位精度电动测量系统及其实现方法的系统结构示意图；
图2是本发明一种GPS差分定位精度电动测量系统及其实现方法中电动定位平台俯视结构示意图；
图3是本发明一种GPS差分定位精度电动测量系统及其实现方法中电动定位平台仰视结构示意图；
图4是本发明一种GPS差分定位精度电动测量系统及其实现方法中齿轮皮带连接结构示意图；
图5是本发明一种GPS差分定位精度电动测量系统及其实现方法中旋转电机与旋转角度编码器连接方式结构示意图；
图6是本发明一种GPS差分定位精度电动测量系统及其实现方法中旋转角度编码器与天线支架连接方式结构示意图；
图7是本发明一种GPS差分定位精度电动测量系统及其实现方法中齿轮皮带与滑行台连接方式结构示意图；
图8是本发明一种GPS差分定位精度电动测量系统及其实现方法中上位机坐标系的示意图。
如图1-图8所示：1、测绘接收天线，2、天线支架，3、滑行台，4、横向电机，5、前限位器，6、后限位器，7、横向位置编码器，8、底座支架，9、齿轮皮带，10、4G模块，11、GPS模块，12、旋转电机，13、旋转角度编码器，14、第一皮带导向轮，15、第二皮带导向轮，16、第三皮带导向轮，17、第一齿轮，18、第二齿轮，19、滑轨，20、导槽，21、传动轴，22、横向支撑，23、连接钢丝，24、固定扣。
具体实施方式
结合附图1-附图8，一种GPS差分定位精度电动测量系统，其特征在于：包括RTK主机，所述RTK主机通过反馈线与测绘接收天线1连接，所述RTK主机通过串口与4G模块10连接接收基站差分信号，所述RTK主机通过电源线与电源连接实现设备供电，所述RTK主机通过232转USB串口与上位机通信发送数据，所述测绘接收天线1、4G模块均10设置于电动定位平台上。
作为本实施例较佳实施方案的是，电动定位平台包括测绘接收天线1、天线支架2及底座支架8，所述测绘接收天线1设置于天线支架2的两端，所述天线支架2位于两测绘接收天线1中间位置设有4G模块10与GPS模块11，所述天线支架2与底座支架8之间设有滑行台3，所述滑行台3底面两端各设固定设有导槽20，所述底座支架8顶部两侧沿其长度方向固定设有滑轨19，所述导槽20与滑轨19可滑动连接，所述滑行台3下方固定设有旋转电机12及旋转角度编码器13，所述旋转电机12输出轴通过第一齿轮17与第二齿轮18啮合，所述旋转角度编码器13连接的传动轴21贯穿第二齿轮18后与天线支架8固定连接，所述天线支架2中心与传动轴21伸出滑行台3的部分卡接使得天线支架2可在旋转电机12的带动下转动，所述底座支架8内框靠近滑行台3一端固定设有横向电机4与横向位置编码器7，所述横向电机4轴端所连接的齿轮皮带9沿底座支架8轴向依次穿过第一皮带导向轮14、第二皮带导向轮15及第三皮带导向轮16。
作为本实施例较佳实施方案的是，所述底座支架8内框沿轴向均匀设有不少于两道横向支撑22，所述第二皮带导向轮15与第三皮带导向轮16均固定设置于横向支撑22靠近天线支架2一侧。
作为本实施例较佳实施方案的是，所述滑轨19靠近横向电机4一端固定设有前限位器5，所述滑轨19远离横向电机4一端固定设有后限位器6。
作为本实施例较佳实施方案的是，所述横向位置编码器7与滑行台3之间设有连接钢丝23。
作为本实施例较佳实施方案的是，所述齿轮皮带9通过固定扣24与滑行台3下侧固定连接。
作为本实施例较佳实施方案的是，所述天线支架2可绕传动轴21轴心转动。
作为本实施例较佳实施方案的是，其实现方法，包括以下步骤：
(1)将系统按照上述连接方式连接好，然后在上位机中，根据连接的串口号打开串口，通过串口接收差分模块的定位数据，针对协议将经度、纬度、海拔高度、航向角解析出来；
(2)据经纬度转东北天坐标系公式将其转换为平面坐标系，同时将差分后的前10组数据的平均值作为原点；
(2-1)WGS84(大地坐标系)转地心直角坐标系
对于空间中一点，大地坐标系(L,B,H)转直角坐标系(X,Y,Z)，其中L(经度)、B(纬度)、H(海拔高度)：
上式中：N为该店的卯酉圈曲率半径；
(2-2)地心直角坐标系转东北天坐标系
其中，公式中的(L0,B0,H0)为东北天坐标系的基准零点的经纬度和海拔高度，(L,B,H)为当前位置的经纬度和海拔高度，X直角、Y直角、Z直角为当前点的空间直角坐标系坐标；
(3)最后实时将接收到坐标数据计算出距离原点(X0,Y0)的东向(x轴)和北向(y轴)的距离，并将坐标显示在上位机中坐标系上并同步更新距离原点的距离。
(4)在测试时，首先将电动定位平台中测绘接收天线移动至最左端保持不动，开始采集数据。
(5)进行精度测试时，将电动定位平台中测绘接收天线移动至最左端保持不动，观察上位机软件显示的坐标系中，数据显示点是否距离原点超出2cm刻度线，超出刻度线为不合格产品，合格后进行下一项测试；
(6)进行移动距离测试时，将电动定位平台中测绘接收天线移动至最右端保持不动，观察上位机软件显示的坐标系中，数据显示点是否距离原点是否为100cm±0.5cm，超出0.5cm为不合格产品，合格后进行下一项测试；
(7)一致性测试：将将电动定位平台中测绘接收天线移动由最左端移动至最右端，往复≥10次后停留在最左端位置，观看上位机软件显示的坐标系中，显示点是否超出2cm刻度线，超出刻度线为不合格产品。
本发明在具体实施时，如图1-图6所示，两个测绘接收天线通过天线支架与移动滑台连接，移动滑台与地面支架连接，横向电机通过齿形皮带来带动滑行台和天线支架从而使2个测绘天线移动，横向位置编码器用于感知移动滑台天线支架的移动距离，并且地面支架两端装有限位器，旋转电机用于旋转天线支架的角度来模拟航向角，滑行台上安装的旋转角度传感器用于感知旋转的角度，移动方式均为自动，天线支架的总行程是1000mm±0.1mm。
本发明通过程序自动分析测试结果，并且测试结果是可视化的，直观明了。并通过结构平台完成测绘接收天线的移动，从而实现移动距离检测及往复一致性的检测。
以上对本发明及其实施方式进行了描述，这种描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。
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