专利名称：一种机场净空监测仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及物理学中的测量技术领域，具体涉及一种可快速测量大范围内多目标三维信息的新型测绘设备。
技术背景机场净空区是指为保证飞机起飞、着陆和复飞的安全，在机场周围划定的限制物体高度的空间区域，在此区域内，不应有超出限制面高度的物体。因此，对机场净空区障碍物进行快速、准确的测量，从而评价其对飞行安全的影响，具有十分重要的意义。目前，净空区障碍物测量作业方法包括前方交会法、航空摄影法、遥感图像法等方法，其作业周期长、效率不高。由于净空区障碍物顶部大多是高大建筑物顶的避雷针、电信通信发射塔、高压输电线塔架等细小目标，而航空摄影和遥感图像法属于垂直摄影，无法采集细小地物，因而目前大多采用经纬仪或全站仪通过前方交会法测量机场净空，但是该方法存在以下不足I、全站仪测程短。全站仪是具有电子测角、电子测距、电子计算和数据存储等功能的仪器。现有全站仪采用相位法测距，需要放置棱镜测量距离，但在实际净空测量工作中， 放置棱镜作业难度很大，在避雷针、电信通信发射塔、高压输电线塔架等不易攀登到达的地方甚至无法实现。一些全站仪虽可免棱镜测距，但其测程普遍较短，最远仅为200 500 m, 用这种方法进行机场净空测量效率太低；2、全站仪需要大量控制点。采用经纬仪或全站仪测量时，不能自行定位，必须要在测区内大量布置控制点，专业性强、布设时间长、成本高，保存难度大；3、前方交会法测量净空效率低。前方交会法需要在两个不同位置架设仪器测量同一个目标，并且对交会角有一定的要求，现场操作和内业计算都比较复杂，工作量大，作业成本高，作业效率低，不便于快速完成大面积、多目标的净空测量调查作业；4、不具备现场实时处理能力。完成测量外业工作后，需由人工进行内业计算。而机场净空标准的专业性强，机场净空内业计算复杂，得到测量成果时间长，效率较低，不利于快速完成净空超高评定工作。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种机场净空监测仪，用于机场净空区内障碍物三维信息采集，解决大范围、多目标快速测量的问题，可实现实时分析所测目标是否符合机场净空规定要求，并准确评定机场净空区障碍物的超高情况，进行超高评定。本实用新型为了解决上述技术问题，公开了一种机场净空监测仪，包括全站仪、 GPS/RTK流动站以及GPS/RTK基准站，所述GPS/RTK基准站与GPS/RTK流动站通过无线通信方式对目标进行定位；所述GPS/RTK流动站通过连接器件设置在全站仪上端，全站仪通过设置在连接器件内部的串行通信线路为GPS/RTK流动站供电，并控制GPS/RTK流动站完成测量、数据转换、数据传输工作。[0010]进一步，所述全站仪包括测量�？楹臀⒋砜刂葡低常霾饬磕？橛沙ぞ嗬肼龀寮す獠饩嗟ピ筒饨堑ピ槌桑龀ぞ嗬肼龀寮す獠饩嗟ピ筒饨堑ピ员徊饽勘杲惺凳辈饬浚饬克玫木嗬�、角度数据传输至微处理控制系统。进一步，所述微处理控制系统包括数据采集单元和数据分析单元，所述数据采集单元实时采集所述长距离脉冲激光测距单元和测角单元对被测目标测量所得的距离、角度数据以及GPS/RTK流动站测得的被测目标的三维坐标数据，通过数据分析单元对数据采集单元采集的距离、角度数据以及三维坐标数据与预设的目标数据进行比较，判定被测目标是否超闻。采用上述本实用新型技术方案的有益效果是本实用新型针对国内外现行机场净空障碍物勘测作业模式的不足，提供了一种新型的机场净空监测仪，其不依靠控制点，可快速测量大范围内多个目标的三维信息，并快速、准确进行机场净空超高评定，且大大增加了每个测站的可测量范围，有效提高了作业效率；特别解决了长距离、或人力很难到达地方的快速测量问题；本实用新型提供的机场净空监测仪其操作简便，数据处理快捷高效，测量精度高。
图I为本实用新型实施例中机场净空监测仪的内部逻辑结构图；图2为本实用新型实施例中机场净空监测仪的安装结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。本实用新型实施例中提供了一种机场净空监测仪，图I为本实用新型实施例中机场净空监测仪的内部逻辑结构图，如图I所示，所述机场净空监测仪包括全站仪10、GPS/ RTK流动站20以及GPS/RTK基准站21，其中，所述GPS/RTK基准站21与GPS/RTK流动站20 通过无线通信方式对目标进行定位；所述GPS/RTK流动站20通过连接器件30设置在全站仪10上端，全站仪10通过串行通信接口为GPS/RTK流动站20供电，并控制GPS/RTK流动站20完成测量、数据转换、数据传输工作。在本实用新型实施例中，所述全站仪，即全站型电子速测仪(Electronic Total Station)。是一种集光、机、电为一体的高技术测量仪器， 是集水平角、垂直角、距离(斜距、平距)、高差测量功能于一体的测绘仪器系统。因其一次安置仪器就可完成该测站上全部测量工作，所以称之为全站仪。广泛用于地上大型建筑和地下隧道施工等精密工程测量或变形监测领域。在上述实施例中，所述全站仪10包括测量�？�100和微处理控制系统200，所述测量�？�100由长距离脉冲激光测距单元102和测角单元101组成，所述长距离脉冲激光测距单元102和测角单元101对被测目标进行实时测量，将测量所得的距离、角度数据传输至微处理控制系统200 ;所述微处理控制系统200包括数据采集单元201和数据分析单元 202，所述数据采集单元201实时采集所述长距离脉冲激光测距单元102和测角单元101对被测目标测量所得的距离、角度数据以及GPS/RTK流动站20测得的被测目标的三维坐标数据，通过数据分析单元202对数据采集单元201采集的距离、角度数据以及三维坐标数据与预设的目标数据进行比较，判定被测目标是否超高；所述全站仪10还包括电源�？�103，所述电源模块103分别为微处理控制系统200、测量�？�100以及GPS/RTK流动站20提供工作电压。在该实施方式中，通过设计连接器件30的结构，使全站仪10和GPS/RTK流动站20 竖轴中心重合，并完成二者之间的电路连接；同时，通过RS232串行通信接口，由全站仪主控系统完成全站仪10与GPS/RTK流动站20间的通信，作业时，将GPS/RTK基准站21安置于某一固定位置，将GPS/RTK流动站20、长距离脉冲激光测距单元102和测角单元101集成的机场净空监测仪用于数据采集和计算工作；GPS/RTK基准站与GPS/RTK流动站通过无线通信方式工作，监测仪中的全站仪部作为系统主控部分，采用测程达5km的长距离脉冲激光测距�？椤＠肎PS/RTK定位技术，即时获得测站点的三维坐标并通过GPS/RTK基准站确定其基准方向，避免了从高程控制点引测的繁琐工作，改进了传统方法定位精度低、速度慢的缺点。其中，全站仪通过有线通信方式控制GPS/RTK流动站、测角、测距单元工作并返回数据，计算所测目标的三维坐标，评定是否符合机场净空规定要求；全站仪与GPS/RTK 流动站部采用串口通信方式，由全站仪为GPS/RTK流动站供电，并控制其完成测量、数据转换、数据传输等工作，实现智能定位及数据共享功能。本实用新型通过整合光学系统和设计电子系统，将长距离免棱镜脉冲激光测距技术与电子测角技术结合在一起，实现长距离边长与角度联测，可实现5km内无合作目标测距。减少了大范围测量作业对人员、器材的需求，降低了作业成本，大大提高了外业工作效率。本实用新型通过微处理控制系统实现了信息处理的自动化，可控制GPS/RTK流动站、测角、测距单元工作并返回数据，完成数据传输、数据采集等工作，并可实时处理采集到的数据，计算所测目标的三维坐标，可实时分析所测目标是否符合机场净空规定要求，从而评价其对飞行安全的影响。图2为本实用新型实施例中机场净空监测仪的安装结构示意图，如图2所示，其中，I为GPS/RTK流动站接收机，用于接收卫星信号、解算坐标定位；2为脉冲激光测距仪， 用于测量待测目标的距离；3为全站仪本体，用于支撑整个仪器并容纳相关电路系统；4为微处理系统及控制面板，控制和处理电子测角、测距及GPS的信号，以及数据的记录、处理； 5为连接器件，用于GPS/RTK流动站接收机与主机的连接，例如，可通过连接螺栓将GPS/RTK 流动站安装在全站仪上端把手6上；6为把手，内含通信线路，用于传输GPS数据；7为望远镜照准部，用于瞄准目标，进行测角、测距等具体操作；8为基座，是整个仪器的承载平台， 通过它与三脚架连接，并调整仪器水平。本实用新型设计新的连接器件，将GPS/RTK流动站与全站仪有机的集成到一起， 完成全站仪与GPS/RTK流动站结构电路间的连接。连接结构采用通用的连接结构，安装与拆卸方便，即使GPS需要独立工作时，也能够与通用的GPS基座安装。观测时，GPS测量中心与全站仪竖轴中心重合。该实施方式中，GPS与全站仪通信工作主要由全站仪主控系统完成，硬件部分借用 RS232串行通信接口。该接口可工作于两种模式。第一种模式是当仪器处于测量状态时， 仪器主控将会向GPS发送指令，监测GPS工作状态，控制GPS进行数据采集、数据回传，实现 GPS数据的全站仪应用。第二种模式是整机与上位机通信，工作于内业状态，主要完成数据双向传输工作，用于机载数据的上传或下传，这个模式完全与全站仪相同。[0023]将仪器脉冲测距部分的光学系统整合至仪器望远镜系统，并设计电子系统，将长距离免棱镜脉冲激光测距技术与电子测角技术有机的结合在一起，实现长距离边角联测。 以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种机场净空监测仪，包括全站仪、GPS/RTK流动站以及GPS/RTK基准站，其特征在于，所述GPS/RTK基准站与GPS/RTK流动站通过无线通信方式对目标进行定位；所述GPS/RTK流动站通过连接器件设置在全站仪上端，全站仪通过设置在连接器件内部的串行通信线路为GPS/RTK流动站供电，并控制GPS/RTK流动站完成测量、数据转换、数据传输工作。
2.根据权利要求I所述的机场净空监测仪，其特征在于，所述全站仪包括测量模块和微处理控制系统，所述测量�？橛沙ぞ嗬肼龀寮す獠饩嗟ピ筒饨堑ピ槌桑龀ぞ嗬肼龀寮す獠饩嗟ピ筒饨堑ピ员徊饽勘杲惺凳辈饬浚饬克玫木嗬�、角度数据传输至微处理控制系统。
3.根据权利要求2所述的机场净空监测仪，其特征在于，所述微处理控制系统包括数据采集单元和数据分析单元，所述数据采集单元实时采集所述长距离脉冲激光测距单元和测角单元对被测目标测量所得的距离、角度数据以及GPS/RTK流动站测得的被测目标的三维坐标数据，通过数据分析单元对数据采集单元采集的距离、角度数据以及三维坐标数据与预设的目标数据进行比较，判定被测目标是否超高。
专利摘要本实用新型涉及一种机场净空监测仪，包括全站仪、GPS/RTK流动站以及GPS/RTK基准站，所述GPS/RTK基准站与GPS/RTK流动站通过无线通信方式对目标进行定位；所述GPS/RTK流动站通过连接器件设置在全站仪上端，全站仪通过设置在连接器件内部的串行通信线路为GPS/RTK流动站供电，并控制GPS/RTK流动站完成测量、数据转换、数据传输工作。本实用新型针对国内外现行机场净空障碍物勘测作业模式的不足，提供了一种新型的机场净空监测仪，其不依靠控制点，可快速测量大范围内多个目标的三维信息，并快速、准确进行机场净空超高评定，且大大增加了每个测站的可测量范围，有效提高了作业效率；特别解决了长距离、或人力很难到达地方的快速测量问题。
文档编号G01C15/00GK202471067SQ201220042639
公开日2012年10月3日 申请日期2012年2月10日 优先权日2012年2月10日
发明者于成伟, 刘德斌, 师雁宏, 李鹏, 王建国, 王长路 申请人:中国人民解放军北京军区空军后勤部
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