Портативный геодезический приемник

Полезная модель относится к области инженерной геодезии, а именно к портативным устройствам, предназначенным для проведения геодезических измерений.
Предложенное устройство имеет широкий спектр применения и может быть использовано, например, при инженерно-геодезических изысканиях различных участков, площадок и трасс с целью составления планов и профилей, инженерно-геодезическом проектировании для подготовки геодезических данных для строительных работ, при осуществлении наблюдений за деформациями зданий и сооружений, а также при проведении инженерных инвентаризационных работ и др.
Из уровня техники широко известны геодезические GNSS-приемники, устанавливаемые на штативах или геодезических вехах, предназначенные для осуществления геодезических измерений.
Наиболее близким аналогом, принятым за прототип, является устройство для геодезических измерений (патент RU142555 U1, кл. МПК G01C 3/06, опубл. 27.06.2014), содержащее корпус и снабженное механизмом его крепления к штативу, имеющее установленные в корпусе процессор, а также связанные с ним модуль хранения данных, модуль связи, модуль памяти, а также модуль инерциальной системы и модуль питания, лазерный дальномер, камеру, навигационный приемник, инерциальную систему и средства отображения и ввода информации.
Одним из недостатков данного геодезического устройства является необходимость в дополнительном объемном оборудовании для осуществления измерении, а именно в штативе или вехе. Процесс осуществления геодезической съемки растянут во времени за счет монтажа/демонтажа оборудования в точках измерений, а при переносе геодезического оборудования задействованы обе руки оператора, поскольку полный комплект геодезического оборудования не может быть размещен, например, в сумке или рюкзаке.
Таким образом, техническая проблема заключается в создании портативного геодезического приемника с улучшенными массогабаритными показателями, способного заменить целый ряд геодезического оборудования и выполненного с возможностью осуществления измерений одним оператором в отсутствие дополнительного оборудования при сокращении временных затрат на геодезическую съемку.
Технический результат, достигаемый полезной моделью, заключается в повышении удобства осуществления измерений одним оператором при одновременном сокращении времени проведения геодезической съемки.
Техническая проблема решается тем, что портативный геодезический приемник содержит процессор, а также связанные с ним модуль хранения данных, модуль связи, модуль памяти и модуль питания, при этом портативный геодезический приемник выполнен в виде двух модулей, соединенных между собой узлом стабилизации, первый модуль представляет собой модуль приемника и содержит корпус, GNSS-антенну, модуль инерциальной системы, по меньшей мере один лазерный дальномер, кроме того, модуль приемника оснащен узлом измерения высоты, размещенным на нижнем торце его корпуса и содержащим лазерный дальномер, оптическая ось которого размещена вертикально; второй модуль представляет собой модуль удержания портативного геодезического приемника и содержит корпус и размещенными в нем органами управления.
В частном случае осуществления полезной модели узел измерения высоты снабжен фото- и/или видеокамерой.
В частном случае осуществления полезной модели узел стабилизации снабжен механическим стабилизатором.
В частном случае осуществления полезной модели узел стабилизации снабжен электронным стабилизатором.
В частном случае осуществления полезной модели портативный геодезический приемник снабжен связанным с процессором по меньшей мере одним лазерным дальномером, выполненным с возможностью осуществления измерений точек под углом 30-90 градусов от оптической оси лазерного дальномера узла измерения высоты.
В частном случае осуществления полезной модели модуль питания размещен в модуле приемника или модуле удержания портативного геодезического приемника.
В частном случае осуществления полезной модели модуль связи размещен в модуле приемника или модуле удержания портативного геодезического приемника.
В частном случае осуществления полезной модели модуль памяти размещен в модуле приемника или модуле удержания портативного геодезического приемника.
В частном случае осуществления полезной модели процессор размещен в модуле приемника или модуле удержания портативного геодезического приемника.
Выполнение портативного геодезического приемника в виде двух модулей - модуля приемника и модуля удержания портативного геодезического приемника, соединенных между собой узлом стабилизации, а также снабжение модуля приемника узлом измерения высоты, размещенным на нижнем торце его корпуса и содержащим лазерный дальномер, оптическая ось которого размещена вертикально, позволяет создать компактное устройство, способное заменить целый ряд геодезического оборудования, уменьшить объем и вес геодезического оборудования за счет исключения необходимости переносить между точками измерений и устанавливать штатив или геодезическую веху, тем самым повысить удобство осуществления измерений одним оператором, а также сократить время осуществления геодезической съемки.
Размещение органов управления в модуле удержания портативного геодезического приемника позволяет одновременно удерживать приемник одной рукой и осуществлять измерения, что позволяет повысить удобство осуществления измерений одним оператором при одновременном уменьшении временных затрат на геодезическую съемку.
Наличие процессора в портативном геодезическом приемнике необходимо для получения данных от узлов приемника и осуществления вычислений.
Наличие модуля питания необходимо для возможности проведения измерений в автономном режиме.
Наличие модуля связи необходимо для передачи полученных и обработанных процессором данных, кроме того, для получения точных навигационных данных и для дальнейшего их учета при расчетах.
Наличие модуля памяти необходимо для хранения полученных и обработанных измерений.
Процессор, а также связанные с ним модули хранения данных, связи, памяти и питания могут быть размещены как в модуле приемника, так и в модуле удержания портативного геодезического приемника, поскольку их размещение в первом или во втором модуле не влияет на выполнение их функционала и на достижение технического результата.
Размещение по меньшей мере одного лазерного дальномера в модуле приемника позволяет осуществлять измерения с помощью заявленного устройства.
GNSS-антенна, размещенная в модуле приемника, позволяет круглосуточно при любых погодных условиях определять координаты портативного геодезического приемника, что позволяет получать точные геодезические данные.
Снабжение модуля приемника портативного геодезического приемника модулем инерциальной системы позволяет повысить точность измерений за счет того, что сигналы, поступающие с блока инерциальной системы в процессор, корректируют работу стабилизатора и тем самым позволяют расположить приемник строго вертикально.
Выполнение стабилизатора механическим позволяет получить точные данные за счет вертикального размещения приемника.
Выполнение стабилизатора электронным позволяет получить точные данные за счет вертикального размещения приемника при любых погодных условиях.
Снабжение узла измерения высоты фото- и/или видеокамерой позволяет получить более точные данные за счет возможности построения трехмерной карты земной поверхности и учета этих данных при осуществлении геодезической съемки.
Снабжение модуля дальномера связанным с процессором по меньшей мере одним лазерным дальномером, выполненным с возможностью осуществления измерений точек под углом 30-90 градусов от оптической оси лазерного дальномера модуля измерения высоты, позволяет расширить функциональные возможности приемника и выполнять измерения под углом в тех случаях, когда подойти вплотную к точке не представляется возможным.
Сущность заявленной полезной модели поясняется чертежами.
На фиг.1 изображен портативный геодезический приемник (общий вид).
Портативный геодезический приемник выполнен в виде двух модулей, а именно, модуля приемника 1 и модуля удержания 2 портативного геодезического приемника, соединенных между собой узлом стабилизации 3. Такое выполнение приемника позволяет создать компактное устройство, которое легко переносится одним специалистом, не требует дополнительной сборки на месте проведения геодезической съемки, что уменьшает время осуществления измерений и повышает комфорт при проведении геодезических измерений. Узел стабилизации при этом может быть выполнен механическим либо электронным.
Портативный геодезический приемник (фиг.1) содержит процессор, также связанные с ним модуль хранения данных, модуль связи, модуль памяти, а также модуль инерциальной системы и модуль питания, каждый из которых может быть размещен либо в модуле приемника 1, либо в модуле удержания 2 портативного геодезического приемника.
Кроме того, некоторые модели портативного геодезического приемника в целях увеличения продолжительности автономной работы и более эффективного распределения веса могут быть снабжены двумя модулями питания, расположенными в обоих модулях одновременно.
Модуль питания портативного геодезического приемника снабжается аккумулятором емкостью не менее 5000 мАч для обеспечения автономной работы портативного приемника в течение 8-10 часов. Кроме того, предусмотрена возможность подключения к портативному геодезическому приемнику внешнего портативного аккумулятора, например, посредством разъема, размещенного на модуле удержания 2 портативного геодезического приемника.
Выполнение узла стабилизации механическим за счет вывешивания модуля приемника 1 на двухосевом подвижном устройстве, включающем подшипники, и смещения его центра тяжести книзу позволяет модулю приемника располагаться строго вертикально вне зависимости от положения модуля удержания портативного геодезического приемника. Такой вариант выполнения стабилизатора позволяет осуществлять измерения с удовлетворительной погрешностью, подходит для осуществления геодезической съемки при скорости ветра, не превышающего 6 м/с.
Кроме того, снабжение модуля приемника 1 или модуля удержания 2 портативного геодезического приемника модулем инерциальной системы позволяет корректировать точность измерений посредством сигнала о необходимости настройки или калибровки системы стабилизации.
Выполнение узла стабилизации электронным за счет вывешивания модуля приемника на двухосевом подвижном устройстве, включающем бесколлекторные двигатели, позволяет получить высокую точность стабилизации.
Такой вариант выполнения стабилизатора позволяет снизить требования к погодным условиям относительно скорости ветра, а также к другим условиям проведения измерений, например к качке в люльке автогидроподъемника.
При этом информация, поступающая в процессор от блока инерциальной системы, позволяет дополнительно стабилизировать систему путем создания необходимого усилия на валах стабилизатора для компенсации отклонения приемника от вертикального положения.
Первый модуль представляет собой модуль приемника 1 и содержит корпус, антенну 4, по меньшей мере один лазерный дальномер 5.
Кроме того, модуль приемника 1 может быть снабжен фотокамерой или видеокамерой, или и фотокамерой, и видеокамерой, оптическая ось которой совпадает с оптической осью лазерного дальномера для возможности осуществления серии снимков и/или видео для построения трехмерной модели земной поверхности и получения информации об объектах, расположенных в пределах обзора фото- и/или видеокамеры.
Кроме того, модуль приемника 1 оснащен узлом измерения высоты 6, размещенным на нижнем торце его корпуса и содержащим лазерный дальномер 7, оптическая ось которого размещена вертикально. Таким образом, узел измерения высоты 6 позволяет выполнять функцию нивелира, а за счет наличия в портативном геодезическом приемнике механического или электронного стабилизатора, а также модуля собственной инерциальной системы, размещенной в модуле приемника 1, позволяет получать точные данные положения приемника над поверхностью земли при выполнении измерений специалистом с помощью удержания устройства в одной руке без привлечения дополнительного оборудования, например штатива.
Кроме того, узел измерения высоты 6 может быть снабжен фотокамерой, видеокамерой 8 или одновременно и тем, и другим для возможности осуществления серии снимков и/или видео для построения трехмерной модели земной поверхности и получения информации о характере рельефа местности и учете высоты расположения устройства.
Портативный геодезический приемник также может быть снабжен связанным с процессором по меньшей мере одним лазерным дальномером 9, выполненным с возможностью осуществления измерений точек под углом 30-90 градусов от оптической оси лазерного дальномера узла измерения высоты.
Данная функция позволяет расширить функционал портативного геодезического приемника и осуществлять измерения недоступных точек в случаях, когда физически невозможно разместить приемник над точкой (углы зданий, оси столбов, заборы и т.д.) также без дополнительного оборудования.
Координата измеряемой точки вычисляется процессором в таком случае с учетом данных модуля инерциальной системы, необходимых для точного выравнивания устройства, с учетом координаты приемника, полученного посредством GNSS-антенны, а также с учетом известного угла оптической оси дальномера.
Модуль удержания 2 портативного геодезического приемника снабжен эргономичной ручкой 10, а также имеет органы управления 11, которые могут быть выполнены в виде кнопок, рычагов либо ручек управления с возможностью их прокручивания. Кроме того, модуль удержания 2 может быть снабжен устройством для ввода-вывода информации, выполненного в виде дисплея 12 с сенсорной панелью.
Также модуль удержания 2 портативного геодезического приемника может быть снабжен узлом крепления к штативу, размещенным на нижнем его торце и имеющим резьбовое соединение для возможности осуществления измерений в сложных условиях, например при наличии забора, ограждения, ямы и др. При этом в качестве штатива может быть использован раскладной ручной штатив.
Геодезические измерения осуществляют с помощью заявленного портативного геодезического приемника следующим образом.
Возможен режим, при котором геодезические измерения производят в заданных точках. Для этого выбирают посредством органов управления 11, размещенных на модуле удержания 2 портативного геодезического приемника, заданный режим работы. Далее выравнивают положение портативного геодезического приемника с помощью его инерциальной системы, размещенной в модуле приемника 1, а также с помощью узла стабилизации 3 в пространстве. Данная операция выполняется в течение нескольких секунд при удержании устройства при помощи одной руки. Далее наводят лазерный дальномер 5, размещенный на задней поверхности модуля приемника 1, на объекты исследования, параметры которых необходимо измерить. Осуществляют замеры с помощью органов управления 11, которые размещены в модуле удержания 2 портативного геодезического приемника, например, нажатием соответствующей кнопки либо рычага. При этом параллельно происходит запись измерений, выполненных с помощью лазерного дальномера 7, размещенного в узле измерения высоты на нижнем торце корпуса модуля приемника 1 для учета высоты расположения портативного геодезического приемника.
Полученные данные, а именно данные от лазерного дальномера 7, расположенного в узле измерения высоты 6, данные инерциальной системы, размещенной в модуле приемника 1, а также данные, полученные от GNSS-антенны, передают в процессор портативного геодезического приемника, который может располагаться как в модуле приемника 1, так и в модуле удержания 2 портативного геодезического приемника. Далее подготовленные данные с помощью модуля связи передают на сервер для дальнейших расчетов либо обрабатывают с помощью процессора портативного геодезического приемника.
В частных случаях осуществления полезной модели при произведении расчетов учитываются также данные, полученные от фото- и/или видеокамеры, оптическая ось которой совмещена с осью лазерного дальномера 5, размещенного на задней поверхности модуля приемника 1, а также от фото- и/или видеокамеры, размещенной в узле измерения высоты 6. Для этого осуществляют серию фотоснимков лазерным дальномером 5 и/или лазерным дальномером 7 в точках измерения либо снимают серию видео, двигаясь по заданной траектории, удерживая в кадре объекты исследования. Обработка информационных данных осуществляется с помощью методов фотограмметрии с целью получения трехмерной сцены. Предварительная обработка осуществляется процессором портативного геодезического приемника, далее после передачи данных с помощью модуля связи на сервер с помощью алгоритмов нейронных сетей выделяют объекты, подлежащие измерению, после чего автоматизировано их сегментируют и описывают необходимые параметры.
Таким образом, портативный геодезический приемник с улучшенными массогабаритными показателями позволяет осуществления измерений одним оператором в отсутствие дополнительного оборудования при сокращении временных затрат на геодезическую съемку.