集成GNSS高精度模塊的RTK接收機(jī)，在測(cè)量測(cè)繪領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，如電力勘測(cè)、土方測(cè)量、市政測(cè)量、地下管線探測(cè)、地形圖測(cè)繪、施工放樣等等。隨著RTK接收機(jī)應(yīng)用場(chǎng)景的日益復(fù)雜，對(duì)RTK性能的要求也更加嚴(yán)苛。高精度模塊是RTK接收機(jī)的關(guān)鍵元器件，提升模塊的性能則成了測(cè)量高效、便捷、安全的核心所在。
下文將不具備慣導(dǎo)元器件的高精度模塊構(gòu)成的RTK接收機(jī)稱(chēng)為傳統(tǒng)RTK接收機(jī)。一般情況下，傳統(tǒng)RTK接收機(jī)在測(cè)量時(shí)，要求使用者必須將對(duì)中桿的水準(zhǔn)氣泡居中。水準(zhǔn)氣泡居中保證了對(duì)中桿與測(cè)量點(diǎn)所在處的鉛垂線重合，模型簡(jiǎn)化計(jì)算下可認(rèn)為在當(dāng)?shù)氐乩碜鴺?biāo)系（n系）下，GNSS天線相位中心與測(cè)量點(diǎn)的平面坐標(biāo)一致，高程坐標(biāo)僅差別對(duì)中桿的長(zhǎng)度，如圖1所示：
（傳統(tǒng)的RTK接收機(jī)測(cè)量示意）
傳統(tǒng)RTK接收機(jī)雖然軟件上實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，但是增加了使用者的負(fù)擔(dān)，并不高效便捷, 特別是在墻角、樹(shù)蔭、樓宇間等測(cè)量場(chǎng)景下根本無(wú)法作業(yè)。
在此背景下，帶有慣性測(cè)量單元的GNSS/INS高精度模塊應(yīng)運(yùn)而生。在集成GNSS/INS模塊后，RTK接收機(jī)可實(shí)現(xiàn)傾斜測(cè)量功能，此類(lèi)RTK接收機(jī)也叫做慣導(dǎo)RTK接收機(jī)。
慣導(dǎo)RTK接收機(jī)傾斜測(cè)量軟件實(shí)現(xiàn)如下：將GNSS天線相位中心與對(duì)中桿桿尖連線看作一個(gè)矢量（矢量L），在當(dāng)?shù)氐乩碜鴺?biāo)系（n系）下，當(dāng)確定了這個(gè)矢量朝向哪個(gè)方向傾斜，即方位角（Heading），以及傾斜了多少，即傾角（Tilt），就可以通過(guò)投影變換確定測(cè)量點(diǎn)的坐標(biāo)。如此以來(lái)，實(shí)現(xiàn)傾斜測(cè)量的關(guān)鍵就是求取這兩個(gè)角度。
（慣導(dǎo)RTK傾斜測(cè)量示意）
在設(shè)計(jì)GNSS/INS高精度模塊時(shí)，將慣性器件（IMU）加速度計(jì)Z敏感軸與矢量L平行。
我們?cè)O(shè)定載體坐標(biāo)系（b系）與3軸加速度計(jì)的敏感軸向平行，原點(diǎn)位于敏感軸的交點(diǎn)，構(gòu)成右手坐標(biāo)系。那么，無(wú)論模塊隨著接收機(jī)如何運(yùn)動(dòng)，在b系下矢量L是一個(gè)常值矢量。利用這一確定性關(guān)系，前述兩個(gè)角度求取的問(wèn)題就可以通過(guò)確定b系與n系的旋轉(zhuǎn)關(guān)系，即姿態(tài)角來(lái)解決，其由GNSS/INS組合導(dǎo)航系統(tǒng)實(shí)時(shí)解算獲取。 進(jìn)一步的，
其中，
此外，決定傾斜測(cè)量精度的關(guān)鍵因素在于初始航向角的獲取以及航向角精度的保持，司南導(dǎo)航設(shè)計(jì)的GNSS/INS高精度模塊充分考慮到了這一點(diǎn)。
