CN1309774A - 角测量或限定物体角位置的方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于角测量或确定物体角位置的方法及装置,该方法包括使用具有已知位置并绕其轴旋转的一个信标(15),其发射光或反射聚集在其上的光,该光从预先或每次测量开始时以确定给定参考方位(R)的信标发射,在该方法中,通过被测量物体中的接收机(16)来拾取从信标(15)发射的光,该接收机设有用于确定的部件(12,13),通过从信标接收到的光,确定信标旋转速度以及物体相对于所述参考方位(R)的角位置(α)。通过使用每端具有接收机的常规基底该方法还能测量距离,从而可通过计算三角或通过测量接收机之间的圆周速度以及通过使用信标角速度的知识来确定被测量物体和信标之间的距离。

Description

角测量或限定物体角位置的方法及装置
本发明涉及角测量或确定物体角位置的方法及装置。
本发明的一个目的是提供一种改进的测量方法和测量装置，其中用较简单技术设计的装置来代替当前使用的经纬仪或准距计的角测量功能，该装置操作可靠并价格低廉。本发明的另一个目的是提供一种方法和装置，其中仅需要一个人执行测量过程。
为了达到本发明的上述目的，本发明方法的特征在于：该方法包括使用具有已知位置并绕其轴旋转的信标，该信标发射光或反射聚集在其上的光，该光从预先或每次测量开始时确认以给定参考方位的信标发射，在该方法中，通过被测量物体中的接收机来拾取从信标发射的光，该接收机设有确定部件，通过从信标接收到的光，确定信标旋转速度以及物体相对于所述参考方位的角位置。另一方面，本发明装置的特征在于：该装置包括绕其轴旋转的信标，其放置在一个已知位置并且该信标适于发射光或反射聚集在其上的光，该光从预先或每次测量开始时确定以给定参考方位的信标发射，以及一个放置在被测量物体中的接收机，其适于接收从信标发射出的光，所述接收机设有确定部件，通过从信标接收到的光，确定信标旋转速度以及物体相对于所述参考方位的角位置。
下面，将参考附图详细描述本发明，其中：
图1示意性示出了包括在本发明装置中的信标的一个示意性实施例，
图2示出了包括在本发明装置中的接收机的一个示意性实施例，以及
图3示意性示出了相对于参考方位被测量物体的平面图。
图1和图2示出的本发明装置的实施例包括适于绕其竖直轴旋转并设有一个平衡基底1的信标15，该平衡基底上设置有壳体4，用于封闭例如马达、变速排挡和必要的电子器件。在壳体上面安装有一个测量杆9，其顶部设有一个天线10。在所述实施例中，测量杆下部和上部中均设有反射面5，其用于接收机16中的测距仪。下部的反射面5中的竖直中间区域设有透明区6，其安装有零值检测器信号灯。该信号灯用于指示信标的完全旋转以及沿给定参考方位对信标的零位调整(图3)，其可固定在例如正北或其他预定固定方位，或其参考方位R在每次测量开始能被再确定。可替换地，天线10可用于将有关参考方位的时间信号通过无线电发送到接收机中。另外，下部反射面的外面设有用于背射聚集在信标上的光的棱镜反射镜8。并且，在壳体4和平衡基底1之间安装有用于信标校准的锁定螺钉2以及用于信标校准的微调螺钉3。通过平衡基底1，可沿精确竖直的位置设立信标。
在所述的实施例中，接收机16包括一个支柱11，其顶端安装有示意性示出的处理器和倾斜计12，光检测器13，以及校准望远镜和测距仪或测远仪14。
在所示的实施例中，信标15适于绕其竖直轴旋转并发射光信号，例如，光的竖直线路，或反射聚集在其上的光。信标被设立在已知位置或其位置通过例如包括在GPS系统中的卫星能确定，这是在建立信标时或之后。信标能被固定到位安装，例如，建造地点处所需的测量持续时间，以及也能确定参考方位R，从而固定为例如正北或其他已知方向。同时例如通过将接收机16定位在另一已知地点能确定对于每次测量开始的参考方位，所述接收机观测由信标发射的光信号或由接收机发射并由信标反射回的光信号。一个包括在接收机16中的时钟和一个处理器12可使用从信标15发射或由信标反射的光信号以计算信标的旋转速度，所述旋转速度被转换为所需的角度单位。接着，变为角度单位的信标的旋转时间表被用于匹配已知信标接收机方向的角读数，从而接收机能与信标的角时间表同步。此后，当接收机16从任何被测量的地点指向信标15时，由信标发射的或反射的光信号使用接收机16的时钟，从而提供相应于被测量方向信标-物体的角读数(用图3中字母M表示)。包括在接收机中的测距仪14和倾斜计12能用于测量被测量物体相对于信标的距离和仰角。考虑从信标测量的方位和信标的高度，可计算被测量物体的x-、y-和z-坐标。使用设有常规基底和两个检测器的接收机提供一种方案，其中可通过计算三角或通过测量检测器之间的圆周速度来确定距离，并与信标已知的旋转速度一起，提供所需的距离信息。也能通过装配竖直地设置测量杆9的信标，上下反射镜5之间的距离或其上安装的用于计算三角的尺寸的测量标记，作为距离测量来进行高度差测量。
图3示意性示出了该方法的实施。首先对于给定的方位R确定信标15，该方位R例如可以是正北，从而当信标15旋转时，将零值检测器与参考方位R一致的瞬间通知被测量物体中的接收机16。将这种信息作为光信号(作为零值检测器信号灯7)或射频信号(天线10)发送给接收机。接收机16沿M方向拾取来自信标15的光(由信标发射的或由接收机发射并由信标反射)，接收机16使用其时钟，微处理器计算出信标15的转速并将其转换为所需的角度单位。所得已确定的信标的角时间表可用于以比较简单的方法通过时间测量来测量相对于参考方位R的被测量物体的角位置α。
除了上述建造地点外，本发明的方法和装置可用于各种特定设备中，例如功率线路测量和需要精确角度/方向测量的其他应用中。该方法也可设想通过使用旋转水平激光作为信标与水平激光关联使用。
通过下述方法可实施本发明的装置和方法，即，信标适于绕除竖直轴外的其他物旋转，被测量物体的角位置可在垂直于所述旋转轴的不同水平面上被测量；例如，通过使得信标绕水平轴旋转并通过使用水平面作为参考方位，在竖直平面内通过包括在信标和接收机中的光检测器能够直接测量角位置而无须单独的仰角倾斜计。

Claims (11)

1．一种实现角测量或确定物体角位置的方法，其特征在于：该方法包括使用具有已知位置并绕其轴旋转的单个信标(15)，其发射光或反射聚集在其上的光，该光从预先或每次测量开始时确定以给定参考方位(R)的信标发射，在该方法中，通过被测量物体中的接收机(16)来拾取从信标(15)发射的光，该接收机设有用于确定的部件(11,12)，通过从信标接收到的光，确定信标旋转速度以及物体相对于所述参考方位(R)的角位置(α)。
2．根据权利要求1所述的方法，其特征在于：通过接收机(16)在该方法中确定的信标(15)的转速被转换成所需的角度单位，从而确定信标的角时间表；将有关信标(15)与参考方位(R)一致的瞬时以及接收机(16)拾取从信标发射的光的瞬时的信息提供到接收机(16)中，从而所述瞬时和所述角时间表之间的差异可用于确定物体中接收机(16)相对于参考方位(R)的角位置(α)。
3．根据权利要求1-2中任一项所述的方法，其特征在于：在该方法中信标被固定地安装在给定位置，并在给定固定方向上固定地确定参考方位。
4．根据权利要求3所述的方法，其特征在于：信标(15)适于绕其轴旋转，固定的参考方位包括水平面或其他参考平面。
5．根据权利要求4所述的方法，其特征在于：信标(15)适于绕其竖直轴旋转，固定的参考方位包括正北。
6．根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其特征在于：该方法包括使用测距仪(14)，用于确定物体的地点坐标。
7．根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其特征在于：该方法包括使用每端具有接收机的常规基底，从而可通过计算三角或通过测量接收机之间的圆周速度以及通过使用信标角速度的知识来确定被测量物体和信标之间的距离。
8．根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于：信标(15)适于绕其竖直轴旋转，该方法还包括倾斜计(12)的使用，其安装在接收机上用于确定物体的竖直坐标。
9．一种确定物体角位置的装置，其特征在于：该装置包括绕其轴旋转的信标(15)，其可放置在一个已知的位置并且该信标适于发射光或适于反射聚集在其上的光，该光从预先或每次测量开始时确定以给定参考方位(R)的信标发射，以及一个放置在被测量物体中的接收机(16)，其适于接收从信标(15)发射出的光，所述接收机(16)设有确定部件(12,13,14)，通过从信标接收到的光，确定信标旋转速度以及物体相对于所述参考方位(R)的角位置(α)。
10．根据权利要求9所述的装置，其特征在于：接收机(16)的所述部件包括光检测器(13)、时钟和微处理器(12)。
11．根据权利要求10所述的装置，其特征在于：接收机(16)的所述部件还包括一个测距仪(14)和可选择使用的仰角倾斜计(12)。
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