CN103477187B - 用于确定新点的测量系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及大地测量系统,其具有限定了参照点的至少一个参照部件,其中,所述参照点的绝对位置时已知的,和导出相对新点位置(2)的至少一个新点确定部件(31)。还可以导出所述参照部件与所述新点确定部件之间的相互相对参照信息,特别是出于针对所述参照点位置参照的目的。所述测量系统(1)还具有自动的、无人驾驶的、可控制的飞行器,其中,所述飞行器(50)具有将所述至少一个参照点设置为移动参照点的所述参照部件。所述飞行器(50)还以这样的方式来设计,即,所述参照部件可以通过所述飞行器(50)在空间上自由移位,尤其是在位置上大致固定定位。
Description
技术领域
本发明涉及具有无人驾驶、可控制的、自动飞行器的测量系统,用于位置参照的方法,以及用于在根据本发明的系统中使用的飞行器。
背景技术
自古以来,就已知了用于测量一个或者尤其是多个目标点的许多大地测量(geodeticsurveying)装置。从测量装置至待测目标点的距离和方向或角被记录为空间标准数据,而且,尤其是,除了任何现有参照点以外,还检测测量装置的绝对位置。
这种大地测量装置的通常已知示例由经纬仪、视距仪、和还被指定为电子视距仪或计算机视距仪的全站仪所代表。现有技术的大地测量装置例如在公布的申请EP1686350中进行了描述。这种装置具有电感角和距离测量功能,其准许确定针对选定目标的方向和距离。该角或距离尺度在该装置的内部参照系统中查明,并且必须仍可能链接至外部参照系统以用于绝对位置确定。
在许多大地测量应用中,通过放置具体设计的目标物体来测量多个点。这些通常由具有可瞄准模块的铅锤棒构成,例如,用于限定测量部分或测量点的反射器。这些目标物体通过测量装置瞄准,确定针对该物体的方向和距离,从而导出该物体的位置。
与这种点测量类似的是,可以执行对已经获知目标点的标记或标记其位置在标记过程之前限定的点。与该点测量形成对比的是,在这种情况下,要标记点的位置或坐标是已知的并且要标记。对于这种标记过程来说,常规上还使用铅锤棒或测量杆,其由用户引导并且定位在目标点上。为此,用户可以基于由测量装置生成的位置信息而朝着目标点的目标位置移动,其中,该测量杆可以由另一个人从测量装置自动瞄准,或者由指配给测量装置的自动机制来自动瞄准。如果已经到达目标点,则用户可以执行该点的标记。
现代测量装置(如用于这种标记和测量任务的全站仪)具有用于进一步数字处理和存储所检测测量数据的微处理器。该装置通常按紧凑和集成构造生成,其中,同轴距离与角测量部件和计算机、控制,以及存储单元通常被集成在一个装置中。根据全站仪的开发水平,集成了用于机械化目标光学装置的装置、用于反射器自由路由测量的装置、用于自动目标搜索和跟踪的装置,以及用于遥控整个装置的装置。
根据现有技术已知的全站仪还具有用于建立针对外部外围部件(例如,针对数据获取装置)的无线电链路的无线电数据接口,尤其是,其可以被实现为手持式数据记录器,遥控单元、现场计算机、笔记本、小型计算机或PDA。借助于该数据接口,可以输出通过全站仪获取并存储的测量数据,以供外部进一步处理,可以读入外部获取的测量数据以供存储和/或在全站仪中进一步处理,可以输入或输出遥控信号,以供遥控全站仪或进一步的外部部件(尤其是,在移动领域使用的),以及可以将控制软件传递至全站仪。
为指向或瞄准待测目标点,该类型的大地测量装置例如以望远镜瞄准具(例如,光学望远镜)作为瞄准单元。该望远镜瞄准具通常可环绕垂直竖轴并且环绕与测量装置的基部相对的水平倾斜轴旋转,以使该望远镜可以通过绕轴旋转和倾斜而对准要测量点。现代装置除了光学可视通道以外,还可以具有摄像机,其集成在望远镜瞄准具中,并且同轴或平行对准,例如,用于获取图像,其中,尤其是,所获取图像可以被显示为显示控制单元的显示屏上和/或用于遥控的外围装置(例如,数据记录器或远程操作单元)的显示屏上的活动图像。该瞄准单元的光学装置可以具有手动对焦(例如,用于改变聚焦光学装置的位置的设置螺钉),或者可以具有自动对焦,其中,焦点位置的改变例如通过伺服电机来执行。用于大地测量装置的望远镜瞄准具的自动对焦单元例如根据DE19710722、DE19926706,或者DE19949580获知。
根据现有技术的上述测量系统和应用共享测量装置或测量杆的位置要唯一地并且以大地测量精度来确定,并且该位置至少要按绝对坐标系来指定。为此,可以执行相应测量位置信息从内部测量坐标系到绝对的高级坐标系的变换。
具有针对要利用大地测量装置测量的点的坐标变换的位置确定方法例如在US2009/0082992中进行了公开。原则上,大地测量装置的固有位置,即,测量装置的站坐标,或者要测量的新点的位置可以根据针对作为参照点的已知固定测量点的测量而导出为所谓的自由派驻(freestationing)。该过程还被指定为参照与所测量和已知定位参照点有关的测量装置位置或者新点。为此,首先,与观测点相对的已知参照点的位置按本地坐标系计算。借助于参照点的已知坐标,如果提供了所需测量数,则计算均衡变换参数,据此,站坐标探寻或新点坐标探寻可导出。
而且,目标单元或设置有目标单元的测量杆可以通过固定位置确定单元(例如,全站仪)瞄准,并且可以采用由固定位置确定单元记录的图像数据来执行用户或操作员至所设置目标点的自动引导。
为此,在US7222021或对应的EP1293755中,提出了在该专利说明书中被指定为操作员引导系统的测量系统,其具有配备有成像装置(例如摄像机)的固定测量单元(位置确定单元),和具有移动目标单元的功能的移动站,其配备有显示装置,例如,用于基于所存储风景图像或数据和当前图像(其从固定测量单元所看)来显示用户的当前位置的显示屏。而且,公开了操作员可以怎样根据针对移动站的、包括摄像机图像的当前位置数据(从固定测量站测量的)与具有该目标点的通过在目标单元的显示屏上标记(例如,通过借助于显示屏上的箭头而定向显示)而设置的位置的存储数据之间的相互关系而被引导至目标点。
而且,定位或引导用户至先前已知的目标位置可以基于GNSS信号而不需要使用测量装置来执行。测量杆可以具有可接合至测量杆以确定位置坐标的GNSS接收器和处理单元或控制器。通过比较已知目标位置与根据GNSS信号查明的相应位置,用户由此可以找到目标点并在那里执行可能标记。
用于确定光学大地测量装置的位置的另一位置确定方法从WO2009/039929获知。在这种情况下,位置确定利用配备有GNSS接收器,和全站仪的移动单元来执行。
该方法允许将GNSS位置确定链接至基于大地测量装置的位置确定,并且还具有两种方法的相应优点的与其链接的用途。针对该方法的条件是,移动单元(例如,工作机)具有诸如GNSS接收器的位置确定装置,利用其,至少在某些时间点可以进行位置确定。
GNSS位置接着有利地被实时确定为高级工作机的参照位置和通过全站仪针对已知时间点指配给工作机的参照点的相对位置。GNSS位置涉及外部坐标系,而相对位置涉及有关全站仪的内部坐标系。GNSS位置和相对位置两者都至少局部地针对多个时间点(其针对时间相同或者彼此接近)确定,其中,针对时间的对应位置皆彼此成对地指配,并由此分别形成针对一个或两个相邻时间点的与时间相对地关联的位置对。
根据相应单个对的关联,现在,可以导出外部与内部参照系统之间的平衡关系,其中,尤其是,该关系用平衡变换参数来表示。所导出平衡关系指定外部参照系统怎样涉及有关全站仪的内部参照系统。基于该关系,例如,利用全站仪测量的相对位置的坐标或外部参照系统中的全站仪本身的位置的坐标可以被变换并用于外部参照系统中的工作机的位置确定。
执行用于确定位置的上述方法的一个共有需求是,连接(例如,用于信号发送)必须在用于确定的相应部件之间设置。尤其是,为测量设置在测量杆上的目标点或反射器,必须在测量装置与反射器之间设置光学接触,即,测量射束可以直接对准,而没有针对对应目标的射束中断。与其类似的是,为了通过GNSS信号进行位置确定,必须能够在GNSS接收器与用于发送信号的许多GNSS卫星之间建立连接。因此,在每一种情况下,至少两个测量部件之间的相互作用是可靠且可执行定位确定的基础。该条件同时形成这些方法的共有优点。如果该方法相应需要的连接或接触线在任何情况下受阻或中断,则不能执行位置的确定。这种连接障碍可以例如因位于直线连接线路中的建筑物或崎岖地带造成,并由此,可以防止执行位置确定方法。
发明内容
因此,本发明的目的是提供一种具有关联部件的改进测量系统并且还提供对应的改进方法,利用这种系统和方法,可以在没有或具有不足数量的已知外部参照的情况下,精确地并且以高度自动化来执行位置确定或新点确定。
本发明的具体目的是,参照一系统中的新点位置,尽管在该系统中提供了从该新点至不足数量的参照的视线。
这些目的通过实现独立权利要求的特征化特征来实现。按另选或有利方式精炼本发明的特征可以根据所附专利权利要求来推断。
在测量实践中,从测量装置(要确定其位置或者要通过其确定新点的位置)至位置已知的已知参照点或者至另一测量装置的视线(即,通过信号连接两个单元或光学连接)是进行位置确定所必需的。在实践中,该视线会因障碍物(例如,建筑物、植被,或地势地形)而中断或遮挡,由此,测量装置或新点的位置确定通常仅可以利用大量附加努力来执行,或者根本不行。
如果足够数量的卫星的信号例如因高建筑物而不能在测量装置位置接收,则不能利用GNSS测量装置进行位置确定,或者不能有所需精度。在不利的情况下,不能执行坐标已知的三个或四个点(卫星)的测量。对于经纬仪或全站仪的情况来说,瞄准参照点或者瞄准另一些全站仪(全站仪的位置确定所必需的)可能因障碍物(例如,建筑物或树木)而无法进行。例如,因为障碍物,坐标已知的至少三个点无法从经纬仪瞄准,并由此无法测量方向角或距离。另外,可证明不利的是,由坐标已知的点的位置和GNSS测量装置的位置或经纬仪的位置预定了一个几何形状,其导致差的相交条件(例如,粗略相交),并由此导致点确定中的更大不可靠性。
对于这种测量装置与参照点之间的直接视线中断的情况来说,根据本发明,可以通过飞行器或者通过由飞行器携带的参照部件来生成用于生成间接的倾斜视线的桥。由此可以补救或桥接视线的中断,从而,尽管中断了直接视线,但仍可以执行位置确定。
本发明尤其涉及基于移动的激活参照点来确定测量装置或新点的位置,以及可选地确定测量装置的定向的方法,该移动的激活参照点是由飞行器生成的,并由此形成了测量装置与限定参照点的位置的单元之间的可视桥或传输桥。在这种情况下,如在本发明中限定的可视桥可以用同时从要确定其位置的测量装置和位置确定单元可见的点来表示,据此,飞行器的位置可以在绝对坐标系下确定,或者,可从两个单元同时生成对其的连接。根据该原理,可以通过飞行器上的参照部件(发送部件)来生成发送桥,其中,该参照部件例如可以被实现为反射器。
从要确定位置的测量装置起,可以针对飞行器上的移动参照点执行角度测量,和/或可以针对特定时间点在测量装置与参照点之间执行距离测量,并由此可以在测量系统中生成并提供相对参照信息项。可以确定相对参照信息项,其指定了测量装置与飞行器或者与参照部件的相对位置关系,其中,可以考虑用于确定绝对位置的绝对坐标系中的相对参照信息项,即,绝对坐标系中测量装置的位置,来执行参照。
测量装置与飞行器之间的测量可以按各种方式来执行。一方面,测量装置可以被实现为例如全站仪的测量装置,而飞行器上的反射器可以利用测量装置活动地瞄准。从测量装置到飞行器或者到反射器的角度并且可选地,这两个装置之间的距离可以由其确定。另选或者另外的是,飞行器可以具有用于发射伪卫星信号的模块,根据伪卫星信号可以查明相距测量装置的距离,并由此,可以采用伪卫星信号的形式来提供参照点或参照部件的相应当前位置。在测量装置的边侧上,例如,测量杆,可以设置用于接收伪卫星信号的对应接收单元,其中,与GNSS系统类似的是,测量装置的位置可根据许多同时接收信号或按针对时间的限定方式偏移的信号(尤其是,时间同步信号)导出。从测量装置到信号源(这里,到飞行器)的距离可以通过接收伪卫星信号来确定。
移动参照点可以通过自动或半自动无人驾驶飞行器(例如,在空中移动的无人驾驶飞机)来表示。这些飞行器可以随意占据空间中的位置,其外部坐标例如通过飞行器的板载传感器(例如,GNSS接收器、加速度传感器)来确定,或者通过瞄准该飞行器的另一测量装置外部地确定,以获知特定测量时间点下,移动参照点的坐标或位置。这样获知的坐标接着可以在测量系统(例如,由飞行器或测量装置)中提供。在执行了测量之后,飞行器可以自动地、半自动地,由用户控制地来到另一位置,并由此可以表示另一移动参照点。用于明确确定新点所需的参照点的数量可以取决于相应采用的方法。
移动参照点或者飞行器或者飞行器上的参照部件可以考虑环境条件(尤其是,自动地)根据测量任务最佳地定位,以使作为参照点排列的合适几何形状的结果,可以以更高精度来执行新点或测量装置的位置的确定。另选或者另外地,对于连续承担多个参照点的任务的飞行器来说,还可以执行多个飞行器的使用,每个飞行棋都静态地在一个位置表示一个参照点。
在本发明的范围内,移动参照点或参照部件在特定时间点的位置可以按各种方式来确定。飞行器的位置可以建立,因为反射器上设置的模块(例如,反射器)可以被测量装置(例如,被全站仪)瞄准。测量装置的位置例如已经是已知的,因为先前针对测量装置的部件执行了校准过程,并由此该装置可以执行固有位置确定,例如,通过在更高级坐标系中测量已知点来确定。如果飞行器上的反射器现在被该测量站瞄准,则通过确定所发射的测量射束的对准,可以确定针对飞行器的方向,从而可以基于根据测量射束执行的距离测量来建立针对飞行器的距离。飞行器与测量装置的相对位置可以根据这些尺度唯一且精确地确定,并且利用已知的测量装置位置,可以导出飞行器的绝对(尤其是,大地测量精度)定位。飞行器的控制可以基于这样确定(尤其是,连续确定)的飞行器的位置来执行,尤其是,自动地执行。
为此,可以根据位置信息项获取控制数据,并且飞行器可以根据它例如自动地流动至限定目标位置。
基于在共有时间点或者在共有时间窗中这样确定的参照点的绝对位置,和在参照点与测量装置之间执行的测量,测量装置的位置(或者源自该测量装置),要测量新点的位置可以借助于大地测量方法(反切法或弧形反切法)在绝对坐标系中计算。这例如可以通过飞行器中的计算单元“在线”或者在办公室中的计算机上测量之后“离线”执行。为执行位置确定,例如,可以执行所确定相对位置与相应绝对坐标系的参照。
此外,在用于确定一点的位置或坐标的测量方面,反切法和弧形反切法是已知的,其中,另一些方法或更详细描述可以在“Vermessungskunde[Surveying]”HeribertKahmen,GruyterVerlag,19thedition,1997中找到。
对于反切法的情况来说,测量装置例如被设立在新点处,并且由其测量针对坐标已知的至少三个参照点的方向角。在实践中,所谓的遥远目标(例如,教堂塔楼或最高顶上的十字架)通常被用于该目的,其坐标已经通过官方测量而确定并由此是已知的。接着可以根据参照点的坐标并且根据所测量的方向角来计算新点的坐标。
对于弧形反切法的情况来说,相距坐标已知的至少三个参照点的距离从新点起测量。考虑到相距已知点特定距离的所有点位于一球体上的事实,可以将该新点计算为三个球体的相交点,其由针对坐标已知的这三个参照点的距离测量产生。
而且,建立参照点的位置或者与预定位置的偏差可以通过与飞行器接触的系统部件连续执行。为此,被指配给系统部件的发送器单元可以提供定位信号,其可以由飞行器上的接收器或者参照部件来接收。如果该排布结构例如具有GNSS发送器,或者GNSS系统被用于精确地确定参照部件的位置的目的,则飞行器或参照部件由此可以具有GNSS接收器,通过它可以接收位置信息,并且可以由其确定位置。常规上用于该目的的GNSS系统例如可以通过GPS或GLONASS来表示。对应地,GNSS天线可以设置在飞行器上,以使能够接收指配给相应系统的信号。
除此以外,可以设置GNSS参照站,其还被实现成接收GNSS信号并且另外提供参照数据或校正数据,例如,用于增加针对位置确定的精度的已知DGPS、RTK,或VRS方法之一。适于这种参照系统的飞行器由此可以附加地实现成接收校正信号,并且考虑这些信号来执行大地测量位置确定。
尤其是,GNSS参照站还可以通过作为移动参照站的另一飞行器来实现。为此,该飞行器的位置可以再次在外部绝对坐标系中确定,尤其是,通过测量装置和/或通过GNSS来确定,并且GNSS校正信号可以基于设置在飞行器上的发送器单元确定的位置来发射。这些校正信号可以由另一测量单元或者用于位置确定的附加飞行器来接收。而且,当前飞行器位置的精度可以通过飞行器的板载传感器来增加。为了保持校正信号的精度,飞行器还可以着陆在合适位置处,并且可以按着陆状态执行校正信号的发射,尤其是,飞行器可以着陆于坐标已知的一点,并且在考虑该位置的同时根据该校正信号来确定要发射的校正值。
根据本发明的大地测量系统具有:限定了参照点的至少一个参照部件,其中,所述参照点的绝对位置是已知的,和导出相对新点位置的至少一个新点确定部件。而且,在所述参照部件与所述新点确定部件之间可导出相互相对参照信息项,特别是出于针对所述参照点位置参照的目的。所述测量系统另外具有自动的、无人驾驶的、可控制的飞行器,其中,所述飞行器携带所述参照部件,通过它,所述至少一个参照点被设置为移动参照点。而且,所述飞行器被实现成,使得所述参照部件可通过所述飞行器相对于所述新点确定部件在空间上自由移位,尤其是,可大致在位置上固定定位。
利用根据本发明的这种测量系统,新点(例如,针对测量装置的设立点或者可以利用所述测量装置瞄准的目标点)的位置可以根据移动参照点的位置而导出。所述参照点在此通过飞行器或UAV(无人机)来设置,其中,所述相应参照点的位置例如根据位置测量是已知的。借助于所述新点确定部件(例如,全站仪、经纬仪、测量杆),设置在所述飞行器上的所述参照部件与所述新点确定部件之间的相对关系可以基于所述已知参照点位置来导出,并由此可以针对有关UAV的所述新点确定部件来查明所述相对操作信息。所述新点确定部件的位置可以由其确定,尤其是,根据在由UAV设置的或者地理上已知的另一些参照点处的重复信息确定来确定。根据所述应用和所述新点确定部件的类型,可能必需考虑特定数量的参照信息项,以供唯一且精确的位置确定。
而且,所述测量系统可以具有用于在绝对坐标系下确定所述绝对参照点位置的参照点确定部件。可以间接通过所述参照部件的具体定位来生成所述参照部件分别与所述新点确定部件和所述参照点确定部件之间的视线,并且可以在所述绝对坐标系下参照所述新点位置。
由此,利用根据本发明的测量系统,可以通过参照点确定部件(例如,通过测量装置或者通过GPS卫星)来确定并提供绝对位置,即,绝对坐标系下的位置。例如,飞行器在更高级坐标系中的瞬间位置可以借助于无线电来确定并提供,或者向该系统的部件提供以供接收。另外,相对参照信息项可以利用所述新点确定部件导出。所述相对参照信息项的导出可以根据由所述新点确定部件有源地执行的测量或者通过接收并处理信号而无源地执行,其准许定位确定或者表示信号相关位置。所述新点确定部件例如可以被实现为全站仪、测量杆,或类似大地测量装置。
而且,参照信息发送可以在所述系统部件之间执行,其中,可以组合有关所述相应相对与绝对位置的信息项与彼此有关的位置的相对定位。另外,可以通过所述飞行器建立发送桥,通过其,可以在所述系统部件之间执行信息交换。所述参照部件生成的所述桥相应地建立了所述部件之间的连接或视线。在这种情况下,电磁信号的发送例如可以通过所述视线来确保,其中,所述信号不被障碍物中断或遮挡,或者尽管遮挡,所述信号也可以可靠地接收。另外,所述飞行器可以允许在空间中(例如,漂浮)自由定位所述参照部件,并由此,使得可以执行对信号中断障碍物的有目的的且限定的避免。
尤其是,根据本发明,可以通过所述飞行器的空间移位来生成许多参照点,并且所述飞行器可以在海拔1m至1000m的范围(尤其是2m至50m的范围)中移位和定位。所述参照点可以被理解为所述飞行器上的固定参照点,其处于针对所述参照部件、针对反射器、针对GNSS接收器,和/或针对伪卫星模块的限定空间关系下,并由此,如果所述参照点位置已知,则间接允许确定所述相应飞行器部件的相应位置。反之,如果这些部件中的一个的位置已知,则可以推断所述参照点位置。该参照点可以通过所述飞行器自由定位或者在空中移动。所述飞行器可以在适于大地测量应用的海拔范围内飞行,以使可以精确地执行相应测量或位置确定。根据针对测量的需求,建筑物或其它地势障碍物的高度可以被用作针对该目的的相关目标飞行海拔范围,以便例如克服因建筑物造成的可视障碍或连接中断。
而且,根据本发明的测量系统可以具有分析单元,该分析单元用于获取并指配所述参照点确定部件确定并提供的、所述参照点的所述绝对参照点位置,和所述参照部件与所述新点确定部件之间的相应相对参照信息项,尤其是,针对所述相应参照点的测量角度和/或距离,其中,所述相对参照信息项可以由所述新点确定部件根据所述参照点位置和所述新点确定部件的位置来确定并提供。另外,通过所述分析单元,可以根据指配所述绝对参照点位置和所述相应相对参照信息项来生成配对。
利用这种分析单元,由此,可以根据相对参照信息项和绝对参照信息项来确定关联值对。由此,在所述绝对坐标系下确定的参照点位置可以链接至相对确定信息项,例如,从测量装置到所述参照点的距离或者它们之间的角,以形成配对。所述测量装置的位置或者所述测量装置制成的目标点由此可以根据这种配对(尤其是,根据三个或更多个这种配对)生成。
在本发明的范围内,在测量系统中,所述参照部件可以具有反射器,并且所述参照点确定部件可以具有大地测量装置,尤其是全站仪或经纬仪。所述测量装置可以具有至少一个第一瞄准装置,尤其是望远镜瞄准具,其中,所述第一瞄准装置可通过电机枢转,以改变其针对所述测量装置的第一基部的对准,并且具有限定第一光学目标轴的至少一个第二发射单元,和第一射束源,该第一射束源用于向所述第一光学目标轴平行地(尤其是同轴地)发射用于距离测量的第一光学测量射束。另外,可以设置用于高精度地获取所述第一目标轴的对准的第一角度测量功能,并且可以设置用于对所述第一瞄准装置的对准进行数据存储和控制的第一分析装置。所述第一测量射束由此能够在所述反射器上对准,尤其是连续地对准,以使能够以大地测量精度确定并提供所述参照点的所述绝对参照点位置。
利用这种排布结构,所述飞行器的位置可以经由接合至所述飞行器的所述反射器间接地确定,并且可以通过目标跟踪连续地再获取。因此,所述飞行器与所述测量装置的相对位置可以唯一且精确地确定,并且利用已知的测量装置位置,可以导出绝对坐标系下飞行器的绝对(尤其是大地测量精度)定位。基于这样确定的所述飞行器的位置(尤其是连续确定),可以执行所述飞行器的控制。为此,可以根据所述操作信息来获取控制数据,从而所述飞行器可以根据该控制数据流动至限定目标位置,其中,所述测量装置可能已经预先通过测量坐标已知的点而按坐标系校准,并且所述飞行器在这种坐标系中的精确位置能够由其确定。
另选或者另外的是,根据本发明,所述参照点确定部件可以具有用于发送定位信号的至少一个发送器单元,从而所述参照部件可以按可接收所述定位信号的这种方式(尤其是,通过GNSS天线)来实现,从而所述参照点位置可根据所述定位信号确定。尤其是,所述发送单元可以被实现为GNSS发送器,尤其是GNSS卫星,尤其是GPS、GLONASS或Galileo卫星,并且所述定位信号可以通过GNSS信号具体实施。而且,所述参照点确定部件可以具有用于发送GNSS校正信号的GNSS参照站,并且所述参照部件可以按可接收所述GNSS校正信号的这种方式来实现,从而所述参照点位置可根据所接收的GNSS信号和所述GNSS校正信号来确定。
与利用测量装置确定所述参照点位置类似的是,所述绝对位置由此可以通过在所述飞行器处接收的GNSS信号来确定。如果除了可用GNSS信号以外,还使用一参照站的校正信号,则可以增加所述飞行器的位置确定的精度,结果,可以更精确地执行测量装置的位置确定,其本身参照所述飞行器的位置。
尤其是,根据本发明的测量系统可以具有控制单元,其中,所述控制单元按所述参照点的空间几何排列可限定(尤其是,自动地)的这种方式来设置,尤其是其中,所述参照点的几何排列可根据最优化来限定,以生成所述配对。而且,所述控制单元可以按这样的方式来设置,即,所述飞行器可根据可由所述参照点确定部件(尤其是连续地)确定的所述参照点位置和/或根据所述参照点的几何排列(尤其是自动地)来定位。而且,所述控制单元可以按飞行路径可限定并且所述飞行器可沿该飞行路径移动的方式来设置,尤其是其中,所述飞行路径可根据所述参照点的所述空间几何排列来限定。
由此,所述控制单元可以确定所述飞行器可以定位在的所述参照点的合适排列,其中,可以考虑所述点针对确定所述配对方面的可实现精度(即,针对确定所述绝对参照点位置和/或所述相对参照信息项方面的精度)的最佳排列而自动执行所述确定。另选的是,要到达参照点位置的限定可以由用户手动执行并且输入到所述测量系统中,尤其是,借助于远程控制和/或通过经由远程控制或另一数据接口输入的CAD地形模型。因此,可以考虑借助于测量装置和/或借助于GNSS进行位置确定的精度并且还考虑确定要确定其位置的测量装置之间的距离和/或角度方面的精度。而且,所述飞行器的瞬间位置可以在定位时加以考虑。为此,所述控制单元例如可以按所述飞行器向限定目标位置移动并且位于其上的这种方式激活所述飞行器的水平旋翼(rotor)。另外,可以通过所述控制单元确定针对所述飞行器的飞行路径,从而,所述飞行器可以按这样的方式来控制,即,其沿所述飞行路径自动地、半自动地,或者手动地移动,并且尤其是从一个参照点移动到下一个参照点。
要接近位置的确定例如可以基于CAD地形模型来执行,并且在该确定中,地形中的任何可能障碍物都由此可以自动考虑,并且例如,通过合适限定的飞行路径来避免。这种地形模型例如借助于无线电或者经由导线发送至所述系统,例如,发送至所述飞行器和/所述参照点确定部件和/或所述新点确定部件。
另外,根据本发明的所述系统可以具有遥控单元,其中,所述遥控单元按可以执行所述飞行器的控制和/或所述配对的生成的这种方式来实现,尤其是,其中,所述遥控单元和/或所述参照点确定部件和/或所述新点确定部件和/或所述参照部件之间的通信可以经由导线,或者借助于无线电、红外线,或者激光信号来执行。所述测量系统的用户由此可以通过所述遥控单元手动控制所述飞行器,并由此,可以单个地接近选定点,接着将所述飞行器定位在这些点处。而且,所述控制单元还可以按所述飞行器连续移动的这种方式来执行,并且在该移动中,执行针对所述飞行器的位置确定的测量和针对所述相对参照信息项(所述飞行器与所述新点确定部件之间的角和/或距离)的确定的测量。可以由其连续生成配对,并且可以由其执行针对所述测量装置的位置确定。为此,可以连续考虑(最近)生成的配对,并且可以扩大用于位置确定的配对集,并由此可以增加确定方面的精度。这种连续精度增加还可以通过自动选择参照点和由其生成的配对来执行,尤其是,其中,出于该目的考虑的所述配对的数量还可以连续扩展。
而且,借助于所述遥控单元,可以将控制命令和/或地形信息(CAD模型)发送至所述测量系统的另一部件,并且用于控制所述飞行器,而且可以将信息项(例如,具体位置)发送至所述遥控单元并在其中提供给用户,尤其是,其中,所述信息可在显示屏上显示。例如,具有位于其中的测量装置和移动或定位的飞行器的测量环境可以以图形方式显示。
尤其是,根据本发明的测量系统中的所述飞行器可以具有传感器单元,该传感器单元用于确定所述飞行器的对准,尤其是,倾斜传感器、磁强计、加速度传感器、偏航率传感器,和/或速度传感器。作为利用该传感器单元的测量,可以辅助所述飞行器的位置确定,从而可以改进其精度。另外,位置确定由此可以独立于用于位置确定的外部测量系统来执行,在于,例如,所述飞行器的起始位置已知,并且基于其,通过所述传感器检测所述装置的移动(尤其是,速度和方向)和移动中的变化。另外,利用所述传感器单元,所述对准的确定可以针对所述飞行器的控制来执行。而且,所述传感器单元例如在所述参照点确定部件不能对所述飞行器进行位置确定或者中断针对所述飞行器的测量连接(例如,光学测量射束或GPS信号)的情况下,可以执行临时位置确定,例如,可以在所述飞行器上对准测量射束或者可以按GPS信号再次变得可接收的这种方式来控制所述飞行器。
根据本发明,尤其是,所述参照部件可以按这样的方式来实现,即,所述参照点位置和/或所述相对参照信息项可以通过所述参照部件间接提供,尤其是其中,所述参照部件具有用于发送所述参照点位置和/或所述相对参照信息项的发送器和/或用于接收所述参照点位置和/或所述相对参照信息项的接收器单元,尤其是其中,所述参照点位置和/或所述相对参照信息项可经由导线,或者通过无线电、红外线,或激光信号发送,尤其是,其中,所述参照点位置可以被调制到所述定位信号上。
所述参照部件由此可以被用作用于参照信息或者用于表示角、距离、位置,和/或坐标的信号的发送桥。由此,这种信息可以从所述参照点确定部件(测量装置或GPS卫星)发送至所述新点确定部件(测量杆或测量装置),即使不能建立这两个部件之间的直接连接。针对这种发送,而且,所述信息可以被调制到所述信号上,一方面,根据其,执行所述飞行器的位置确定,和/或,另一方面,确定所述参照信息项。
在本发明的范围中,根据本发明的所述测量系统的所述参照部件可以具有所述发送器,并且所述新点确定部件可以具有第二瞄准装置,其中,所述第二瞄准装置可通过电动机绕轴旋转,以改变其针对所述新点确定部件的第二基部的对准,并且具有限定第二光学目标轴的至少一个第二发射单元,和第二射束源,该第二射束源用于向所述第二光学目标轴平行地(尤其是,同轴地)发射用于距离测量的第二光学测量射束。另外,可以设置用于高精度获取所述第二目标轴的对准的第二角度测量功能和用于对所述第二瞄准装置的对准进行数据存储和控制的第二分析装置。所述第二测量射束由此可以对准在所述发射器上(尤其是,连续地),以使可以根据所述参照点位置来确定并提供所述相对参照信息项(尤其是,用于所述新点确定部件的位置参照),以使可以在绝对坐标系下确定所述配对和/或所述新点位置,尤其是可测量目标点的位置。
借助于该第二瞄准装置(其例如集成在全站仪中),可以确定针对所述参照部件上的所述发射器的角和/或距离,并由此,可以间接确定所述飞行器或所述参照点与所述全站仪之间的相对位置关系。利用该相对垂直位置,结果,可以通过生成所述绝对坐标系(其中,确定所述飞行器的位置)与所述相对参照信息项之间的关系来执行所述全站仪的绝对位置确定。针对该目的的需求是获知所述绝对坐标系中所述参照点的相应位置。另选的是或者另外,可以生成可通过所述全站仪测量的目标点的绝对位置(在其中确定所述飞行器的位置的所述坐标系中),尤其是,其中,不确定所述全站仪的位置。为此,可以确定所述目标点的相对位置,并且该位置依次可以通过按所述绝对系统传递参照信息来参照。所述位置确定可以再次基于根据相对参照信息项(例如,所述参照点与所述全站仪之间的角和/或距离,可选地利用针对所述目标点的附加角度和距离)和绝对参照点位置来生成配对。
在本发明的范围中,根据本发明的测量系统的所述参照部件还具有用于发射所述定位信号的伪卫星模块,尤其是其中,所述定位信号表示所述绝对参照点位置,并且所述新点确定部件可以具有伪卫星接收器,其中,所述伪卫星接收器按这样的方式来实现,即,可接收通过所述伪卫星模块发射的所述定位信号并且可以确定并提供所述相对参照信息项,以使可以按所述绝对坐标系确定所述新点位置。
利用这种排布结构,可以确定例如测量杆与所述飞行器或所述参照点之间的距离。所述测量杆可以表示无源单元,其中,可以接收所述伪卫星信号,其表示并提供所述参照部件的位置,由此表示并提供所述飞行器的位置。根据数量,尤其是,根据四个这种接收信号,对于所述信号的指定时间同步性的情况来说,或者对于有关该信号的时间的已知偏差的情况来说,根据三个这种接收信号,可以执行所述测量杆的相对位置确定,与GNSS方法类似。另外,可以根据同时用于所述确定的GNSS信号和伪卫星信号,来执行被实现成接收对应信号的所述测量杆或测量装置的位置确定。
而且,本发明涉及大地测量参照方法,其利用其绝对位置已知的至少一个参照点,和导出相对新点位置的至少一个新点确定部件。导出相互相对参照信息项,特别是出于针对所述参照点位置参照的目的。
而且,所述参照信息导出借助于参照部件(发送部件)执行,通过其,所述至少一个参照点被设置为移动参照点,其中,所述参照部件由自动的、无人驾驶的、可控制的飞行器携带,并且所述飞行器按这样的方式实现,即,所述参照部件被所述飞行器相对于所述新点确定部件在空间上自由移位,尤其是,大致按固定位置定位。
而且,所述绝对参照点位置可以利用参照点确定部件按绝对坐标系来确定,和/或可以根据所述参照部件的具体定位,在所述参照部件分别与所述新点确定部件和所述参照点确定部件之间间接生成视线,从而可以在所述绝对坐标系下执行所述新点位置的参照。
利用所述飞行器,可以针对所述参照方法生成用于发送信息项的桥,其中,可以通过该发送在所述参照点确定部件与所述新点确定部件之间交换参照信息项,并且可以执行位置参照。由此,可以将所述新点确定部件与所述参照部件之间的相对位置关系传递到绝对坐标系中,并由此,可以这样确定所述新点确定部件的绝对位置,即,在所述绝对坐标系中的位置规范。为设置这种发送桥,所述飞行器和由所述飞行器携带的所述参照部件可以在空间上自由定位。这允许建立分别在所述飞行器或所述参照部件与所述参照点确定部件与所述新点确定部件之间的间接视线,并由此,建立相互信息导出。
尤其是,在根据本发明的大地测量参照方法的范围中,所述移动参照点可以被所述飞行器空间上移位,以使生成许多参照点,并且所述飞行器可以在海拔1m至1000m的范围(尤其是,从2m至50m的范围)内移位和定位。
而且,根据本发明,可以执行所述参照点的所述绝对参照点位置(其由所述参照点确定部件确定并提供)的检测和指配,和相应相对参照信息项的检测和指配,尤其是,针对所述相应参照点的测量角和/或距离的检测和指配,其中,根据所述参照点位置和所述新点确定部件的位置,由所述新点确定部件来确定并提供所述相对参照信息。另外,可以执行根据所述绝对参照点位置和所述相应相对参照信息项的指配来生成配对。
作为在所述飞行器上指定参照点,该点的绝对位置可以由所述参照点确定部件(例如,全站仪、视距仪,或经纬仪)来确定并提供。该绝对位置由此可以在绝对坐标系下确定。另外,借助于所述新点确定部件,例如,具体实施为全站仪或测量杆,还可以确定并提供针对所述飞行器或者针对所述参照点的角度和/或距离(相对参照信息项)。这些确定尺度可以分别按配对彼此指配。针对该指配,必须再次建立所述飞行器与另一所述部件之间的视线。为此,所述飞行器可以按其按特定海拔移动或定位的这种方式来移动,以使可以绕过或避免阻挡所述部件之间的连接的障碍物。此后,可以根据许多配对来执行针对所述新点确定部件的位置确定。这可以借助于在测量方面已知的方法(例如,反切法或弧形反切法)来执行。
而且,根据本发明,可以限定所述参照点的空间几何排列(尤其是,自动地),尤其是,其中,所述参照点的所述几何排列作为生成所述配对的函数最优化。另外,所述飞行器可以根据可以(尤其是连续地)确定的所述绝对参照点位置,和/或根据所述参照点的所述几何排列(尤其是,自动地)来定位,和/或可以限定飞行路径,从而所述飞行器可以沿所述飞行路径移动,尤其是,其中,所述飞行路径被定义所述参照点的所述空间几何排列的函数。
为生成所述配对,可以通过所述飞行器按移动且自由的方式定位的所述参照点或者其排列和定位,可以按这样的方式来确定,即,在确定所述新点确定部件的所述绝对位置方面和/或生成所述配对方面实现最高可能精度。为此,所述飞行器可以因此流动至所述相应位置,并且其位置可以以大地测量精度来确定(尤其是,连续地)。另外,可以实现精度的增加,在于,用于所述新点确定部件的所述绝对位置确定的配对的数量随着新参照点的生成而连续增加,并由此可以缩减确定不确定性。例如,可以自动执行所述参照点位置的合适排列,其中,所述点可以基于数字地形模型并且可选地考虑建立所述飞行器的位置的测量装置的位置来建立。另外,所述参照点位置的限定可以手动执行,并且用户可以按所述参照方法的范围自由限定这些点,并且可以例如利用远程控制将所述飞行器手动控制或移动至这些位置,并将其定位在那里。例如,所述点的合适几何排列可以按这样的方式来建立,即,粗略相交不由反切法或弧形反切法产生,而相反,尤其是,要定位的新位置与相应连续参照点之间的角度分别大于90°。而且,所述飞行器要飞行的所述飞行路径可以手动或自动确定。该路线可以基于地形模型(例如,CAD模型),并且根据任何可能障碍物或已经建立的目标参照点而自动地规划。所述飞行器可以沿该路线完全自动地飞行,或者可以半自动地控制,即,所述飞行器可以接近一参照点,并将本身定位在那里,接着根据用户输入自动地飞行至下一个点。
尤其是,在根据本发明的方法的范围内,由所述参照点确定部件提供的定位信号可以通过所述参照部件接收,尤其是,由GNSS卫星提供的GNSS信号,尤其是其中,所述GNSS信号用GPS、GLONASS,或Galileo信号来表示,并且,所述绝对参照点位置根据所述接收定位信号来确定并提供。而且,所述参照点位置的确定和提供可以通过第一测量射束来执行,该第一测量射束由所述参照点确定部件提供并且在所述参照部件上反射,和/或可以执行按倾斜、偏航,以及摇摆方向对准所述飞行器的确定,尤其是,其中,所述对准的确定通过指配给所述飞行器的内部传感器单元来执行,尤其是,通过倾斜传感器、磁强计、加速度传感器、偏航速率传感器,和/或速度传感器来执行。
作为上述方法,可以分别按相应飞行位置确定并提供所述飞行器的位置和/或对准,其中,该信息一方面还可以被处理以供所述飞行器的控制,和/或另一方面,可以被用于所述新点确定部件的绝对位置确定。
尤其是,根据本发明,在所述方法的范围内,定位信号,尤其是,表示所述参照点位置的伪卫星信号可以从所述参照部件发射,并且所述定位信号可以通过所述新点确定部件接收,并且所述相对参照信息项可以被确定为所述参照点位置的函数,以使所述新点位置按所述绝对坐标系来确定。
尤其是,根据本发明,在所述方法的范围内,所述相对参照信息项的确定可以通过第二测量射束来执行,该第二测量射束由所述新点确定部件提供并且在所述参照部件上反射,以使所述配对和/或所述新点位置按所述绝对坐标系来确定,尤其是,测量目标点的位置。
所述相对参照信息的确定由此可以按两个方式来执行。一方面,所述飞行器的瞄准可以从所述新点确定部件有源地执行,从而针对所述飞行器的角和/或距离可以由其查明。另一方面,表示所述飞行器的相应位置的信号可以从所述飞行器发射,并且可以通过所述新点确定部件无源地接收(类似于借助于GPS的位置确定)。尤其是,如果接收到多个信号(尤其是,按时间同步方式、同时或时间偏移),则针对所述飞行器的距离可以再次由其导出。
而且,本发明涉及用于根据本发明的测量系统的自动的、无人驾驶的、可控制的飞行器(尤其是,无人驾驶飞机),其中,所述飞行器相对于所述新点确定部件空间上可自由移位,尤其是,可大致按固定位置定位。所述飞行器携带用于提供移动参照点的参照部件。
尤其是,根据本发明的飞行器可以接收用于控制所述飞行器的控制数据,和/或可以通过处理单元根据用于确定绝对参照点位置的可接收参照信息来导出用于控制所述飞行器的所述控制数据,尤其是其中,飞行器对准可通过指配给所述飞行器的传感器单元确定。而且,所述绝对参照点位置和相对参照信息项可以通过所述处理单元链接,以使可以生成配对。
根据本发明,尤其是,所述飞行器可以按这样的方式来实现,即,所述移动参照点可通过所述飞行器在空间上移位,尤其是,可大致按固定位置定位,以使可以生成许多参照点和配对,并且所述飞行器可移位并且可按海拔1m至1000m的范围(尤其是,从2m至50m的范围)内定位。
尤其是,所述飞行器的所述参照部件还可以具有伪卫星模块,该伪卫星模块用于发射用于确定所述相对参照信息项的定位信号,尤其是,用于按绝对坐标系确定绝对新点位置,和/或可以具有用于确定所述相对参照信息项的反射器(尤其是,通过利用激光射束瞄准该反射器来确定),以使所述配对和/或所述新点位置可按所述绝对坐标系确定,尤其是,可测量目标点的位置。
根据本发明,无人驾驶的、可控制的、自动飞行器可以被用于携带用于大地测量系统的参照部件,以生成针对参照信息导出的发送桥,尤其是,其中,视线可通过所述参照部件在单个系统部件之间生成。
本发明的另一目的是提供一种存储在机器可读载体上的计算机程序产品,或通过电磁波具体实施的计算机数据信号,其具有用于尤其是,当在电子数据处理单元中执行该程序时,执行根据本发明的方法的程序代码。该计算机程序产品或计算机数据信号可以按这样的方式来设计,即,其中尤其是,按算法的形式提供控制指令,利用其,可以执行根据本发明的用于利用自动的、无人驾驶的、可控制飞行器来生成发送桥的方法。
附图说明
下面,基于附图中示意性地例示的具体示例性实施方式,完全作为实施例,对根据本发明的方法、根据本发明的系统,以及根据本发明的飞行器进行更详细描述,其中,讨论了本发明的进一步优点。在图中:
图1示出了根据本发明的测量系统的示意图;
图2示出了根据本发明的具有GNSS系统、飞行器以及测量装置的测量系统的第一实施方式;
图3示出了根据本发明的具有GNSS系统、飞行器以及测量装置的测量系统的另一实施方式;
图4示出了根据本发明的具有GNSS系统、无人驾驶飞行器以及测量杆的测量系统的另一实施方式;
图5示出了根据本发明的具有GNSS系统、无人驾驶飞行器以及测量装置的测量系统的另一实施方式;
图6示出了根据本发明的具有无人驾驶飞行器和两个测量装置的测量系统的另一实施方式;
图7a-7b示出了用于确定新点位置的参照点的合适排列;
图8示出了根据本发明通过移动参照点来确定新点位置。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的、具有参照点确定部件10和新点确定部件30的测量系统1的示意图,其中,要确定该新点确定部件30的位置。该参照点确定部件10的位置例如根据以前测量获知,并且可以被用作确定新点确定部件30的位置的参照位置。而且,障碍物95位于两个系统部件10、30之间的直接视线90中,由此妨碍了通过两个部件10、30的彼此直接连接来确定位置的可能性。这种位置确定例如可以(假设建立了视线90)通过部件10、30之间的沿着视线90的距离测量来执行。
而且,由飞行器(未示出)携带的基准部件100被设置用于新点确定部件30的位置确定。通过参照部件100分别建立了参照点确定部件10与参照部件100之间的视线91和新点确定部件30与参照部件100之间的视线92。由此借助于这种布置,可以间接执行新点确定部件30的位置确定。为此,参照部件100的绝对位置(即,外部绝对坐标系中的位置)可以借助于参照点确定部件10来确定,并且同时地,或者在特定时间窗内,可以确定新点确定部件30相对于参照部件100的相对参照信息项。
新点确定部件30按绝对坐标系的绝对位置可以借助于分析单元60,根据所确定的参照部件100的绝对位置和该相对参照信息项来导出。为此,例如,可以将这些部件之间的测量角和/或距离(其分别可以具体实施具体位置)提供给分析单元60,从而可以根据所提供的尺度来计算要确定的位置。
图2示出了根据本发明的、具有通过GNSS卫星11具体实施的GNSS系统、飞行器50以及测量仪器31的测量系统1的第一实施方式。飞行器50配备有用于发射信号55(可比得上GNSS信号)的伪卫星模块53,信号55可以被设置在测量仪器31上的伪卫星接收器32接收。基于该伪卫星信号55,可以执行从飞行器50至测量仪器31的距离测量,并由此可以确定相对参照信息项。另外,在距离测量的时间点,飞行器50的位置可以通过其上的传感器来确定,并且可以将移动参照点(其被指配给飞行器50并且与其具有固定的空间关系)的坐标或位置发送至测量仪器31。该参照信息可以按编码形式调制到信号55上,并且可以通过测量仪器31随其接收到,或者另选地或者另外,可以经由针对其的无线电发送,并且可以利用另一接收器单元来接收。
为了确定测量仪器31的绝对位置(按外部绝对坐标系),或者为了设立测量仪器31的新点2的绝对位置确定,飞行器50可以移动到至少三个显著不同的位置,并由此表示多个参照点。在这些点中的每一个处,可以基于伪卫星信号55在相应参照点与测量仪器31之间执行距离测量,并且还可以确定参照点的坐标,并且发送至测量仪器31。基于参照点的坐标和所测量的距离,可以借助于反切法在计算单元(例如,在测量仪器31上)中计算出新点2或测量仪器31的位置或坐标。
为了确定移动参照点在绝对坐标系中的位置,无人驾驶飞行器50另外配备有GNSS接收器单元52。利用该接收器单元,从GNSS卫星11接收GNSS信号,并且据此来计算飞行器50或移动参照点的绝对位置或坐标。另外,飞行器50可以配备有传感器单元54,例如,包括磁强计、倾斜传感器、加速度传感器,和/或偏航速率传感器。可以实现改进精度的参照点位置确定,或者可以通过该传感器单元54的对应测量来确定飞行器50的对准和/或移动。
为了位置确定,飞行器50可以分别采取合适位置,其中,飞行器50与GNSS卫星11之间的连接和飞行器50与测量仪器31之间的连接分别存在于相应位置处。测量仪器31在位置确定期间仍保持在一个位置就地固定定位。作为飞行器50上的至少两个、尤其是四个或更多个水平旋翼51的布置,可以执行并保持这种定位。在该条件下,通过卫星11确定飞行器50的绝对位置并且借助于伪卫星信号55确定相对参照信息项可以同时地或者在限定的时间窗内执行。由此,可以相应地根据这些确定导出配对,据此在一起考虑这些配对时,可以执行新点2或测量仪器31的位置确定。为了可靠且精确的位置确定,飞行器50可以采取用于生成许多参照点的相应合适位置,尤其是,三个显著不同的点。尤其是,这些位置可以自动选择,以使可以避免单个部件之间的相应连接的、因障碍物(例如,建筑物80)而造成的遮挡或中断。而且,这些位置可以表示有利的几何排列,并由此可以在执行用于位置确定的弧形反切法期间导致确定方面的高精度。
由飞行器50的发送器单元53发射的伪卫星信号55另外可以例如按这样的方式来设计,即,其对应于GNSS信号,并由此可以通过常规GNSS测量装置接收,由此可以分析位置。图3示出了根据本发明的、具有GNSS卫星11a、11b、飞行器50以及测量仪器31的测量系统1的另一实施方式。在此可以表示一组飞行器的飞行器50配备有用于发射与GNSS信号相对应或者表示伪卫星信号的信号55的伪卫星模块53,该信号可以被设置在测量仪器31上的伪卫星接收器32接收到。接收器32可以按这样的方式来实现,即,可以接收GNSS信号或伪卫星信号或两种信号类型结合在一起。可以基于信号55来执行从飞行器50至测量仪器31的距离测量,并由此,可以确定相对参照信息项。另外,在距离测量的时间点,飞行器50的位置可以通过其上的传感器确定,并且可以将移动参照点(其被指配给飞行器50并且与其具有固定的空间关系)的坐标或位置发送至测量仪器31。该参照信息项可以按编码形式调制到信号55上,并且可以通过测量仪器31随其接收到,或者另选地或者另外,可以经由针对其的无线电发送,并且利用另一接收器单元来接收。
为了确定测量仪器31或者设立测量仪器31的新点2的位置,可以接收并且使用卫星11a的GNSS信号,其中,所示卫星11a可以表示一组GNSS卫星。因为由于障碍物80,接收足够进行位置确定的卫星11a的充足数量的信号受到了阻碍,所以不能单独基于可接收GNSS信号来执行可靠精度的位置确定。现在,可以通过该一个或更多个飞行器50来提供用于位置确定的附加移动参照点。飞行器50可以出于该目的而移动至相应限定位置。在这些位置,可以基于伪卫星信号55相应地在参照点与测量仪器31之间执行距离测量,并且还可以确定参照点的相应位置,并且发送至测量仪器31。参照点的位置例如可以借助于由卫星组11a提供的GNSS信号并且利用卫星11b(其再次被示出为一组卫星的代表)的附加GNSS信号来生成。飞行器50可以按这样的方式来定位,即,两个卫星组11a、11b的信号可以在飞行器50处接收,并且从飞行器50发射的信号55可以被测量仪器31处的接收器单元32接收。利用卫星11a的可接收GNSS信号和飞行器50的附加伪卫星信号55,尤其是,其中,通过飞行器50提供了多个参照点,由此可以确定测量仪器31或者新点2的位置。
图4示出了根据本发明的、具有GNSS卫星11、无人驾驶飞行器50,以及由用户37携带的测量杆35的测量系统1的另一实施方式。在这个实施方式中,使用了多个无人驾驶飞行器50。这些飞行器50中的每一个都配备有用于分别发射信号55(可比得上GNSS信号)的伪卫星模块53,其可以被设置在测量杆35上的伪卫星接收器36接收。基于这些伪卫星信号55,可以再次执行从飞行器50至测量杆35的距离测量,并由此可以确定相对参照信息项。基于这样确定的距离,和飞行器50的位置或坐标或者移动参照点的位置(其被指配给飞行器50并且与其具有固定空间关系),可以借助于反切法计算测量杆35的或者新点2的位置或坐标,其中,飞行器50的位置可以被发送至测量杆35,例如,编码到伪卫星信号55上,或者经由无线电。
在这个实施方式中,飞行器50可以大致静态地保持在一个位置。另外,可以使用至少三个或四个飞行器50,并由此,为了唯一地确定新点2的坐标,可以执行足够数量的距离测量。作为多个飞行器50至测量杆35的可以这样进行的大致同步的距离测量,在此,可以渐进或连续确定这些位置和/或坐标。因此,该测量路线的位置确定(与第一实施方式对比(图2))还可以在杆的移动期间执行。
为了确定参照点的位置,无人驾驶飞行器50均另外配备有GNSS接收器单元52。利用该接收器单元,从GNSS卫星11接收GNSS信号,并且据此来计算参照点的位置或坐标,该位置或坐标可以被提供给测量杆35。另外,飞行器50可以具有用于接收伪卫星信号55的接收器56,以使还可以确定飞行器50之间的距离,并由此,可以在确定参照点位置方面实现更高的精度。另外,在此,每一个飞行器50还都可以配备有传感器单元54,其中,该传感器单元54的测量可以导致测量位置的改进精度,或可以被用于确定飞行器50的对准和移动。尤其是,如果飞行器50要保持漂浮在特定位置,并且经受外部影响(例如,风),则后者对控制来说很重要。接着,可以基于传感器单元54的测量来执行飞行器50的位置或发射信号55的校正或平衡化。
在飞行器50的定位期间,可以在考虑障碍物80的同时,寻求参照点的最佳测量配置,即,合适几何排列。由此,飞行器50可以获取生成这些部件(GNSS卫星11与测量杆35)之间的间接视线的合适参照点,并且可以仍大致保持静态地漂浮在其上,或者可以按限定方式受控地移动通过该空中。
图5示出了根据本发明的、具有GNSS卫星11、无人驾驶飞行器50,以及测量装置40(例如,全站仪或经纬仪)的测量系统1的另一实施方式。该飞行器设置有GNSS接收器52,其用于确定飞行器50或者指配给飞行器50的参照点的位置。利用该接收器,可以接收由GNSS卫星(例如,从GPS卫星)发射的GNSS信号(例如,GPS信号),并由此,可以确定飞行器50处的参照点的位置或坐标,此后,提供给测量装置40。分别由相应位置处的飞行器50表示的多个参照点可以在此通过飞行器50的移动59(尤其是,沿着先前限定的飞行路径)来生成,并且其位置可以通过GNSS系统来确定。另外,另一些已经获知的参照目标(在此用参照目标6表示)也可以位于可视范围中。
而且,将目标标记或反射器57附接至该无人驾驶飞行器50,测量装置40的瞄准单元41的测量射束42可以对准在该目标标记或反射器上。出于这个目的,瞄准单元41可按受控方式,或者通过电动机环绕两个轴绕轴枢转。测量装置40另外可以对准(尤其是,自动地)在飞行器50的反射器57上,并且“耦接”在其上,以使可以执行反射器57或飞行器50的自动目标跟踪。这种目标跟踪可以借助于集成在测量装置40中的自动目标识别装置(自动目标识别,ATR)来实现。为此,被反射器57发射的激光射束相对于光电二极管上的中性位置的偏移可以按这样的方式获取,即,反射器57相对于测量装置40的移动方向可以根据该偏差导出,并且测量装置40可以根据该移动跟踪,或者可以重新调节测量装置40的或者反射器57上的目标单元41的对准,以最小化光电二极管上的偏差。基于利用设置在测量装置40上的角测量装置的测量,针对飞行器50上的反射器57的水平和/或垂直方向角可以与测量装置40的设立位置有关地确定。尤其是,到反射器50的距离可以另外利用测量装置40上的测距仪来测量。
为了确定新点2或测量装置40的位置,飞行器50可以不同地定位自身,并由此生成参照点,其中,用于可靠位置确定的最小需求数量可以取决于相应的测量类型。例如,对于附加使用用于位置确定的已知垂直目标6的情况来说,可以减少所需要瞄准的移动参照点的数量,并且可以根据移动参照点和已知参照目标的组合来执行该确定。飞行器50可以按这样的方式来定位(尤其是,自动地),即,例如GNSS卫星11与测量装置40之间的被建筑物80中断的直接视线可以通过飞行器50间接桥接,以使相应地,在反射器50与GNSS卫星11或测量装置40之间分别存在连接。在这些点中的每一个处,针对飞行器50的角测量和/或距离测量利用测量装置40来执行,并且提供了飞行器50相对测量系统1的相对位置(即,按相对坐标系的位置),或者相对参照信息项。这例如可以经由无线电或者调制到测量射束42来执行。同时地,或者在特定时间窗内,可以通过GNSS来确定相应绝对位置,即,飞行器50在外部、尤其是绝对坐标系下的位置。
基于测量的参照点的方向角和/或距离和绝对坐标,可以借助于大地测量方法(例如,反切法或弧形反切法)来计算新点2的位置或坐标或者测量装置40的位置,并且可选地,测量装置40的取向。另外,尤其是,可以利用测量装置40来瞄准另一目标点3,并且可以确定其位置或坐标。作为坐标变换,目标点3的位置现在同样也可以按绝对坐标系来确定。为了位置确定,另外,通过计算相对关系而使飞行器50的相应确定的相对信息项和绝对位置或测量角和/或距离以及确定的绝对位置彼此相关,并且根据由其导出的许多配对,确定在绝对坐标系下测量装置40的位置或者新点2的位置和/或目标点3的位置。
图6示出了根据本发明的、具有无人驾驶飞行器50和两个测量装置40a、40b的测量系统1的另一实施方式。在这个实施方式中,绝对坐标系下参照点位置或飞行器50的位置的确定可以利用测量装置40b、测量射束42b(其对准在扣牢在飞行器50上的反射器57上(尤其是,借助于目标跟踪耦合到飞行器50上)),借助于角测量和距离测量来执行。接着,将参照点的位置或坐标例如经由无线电提供给测量系统1,尤其是,发送至测量装置40a。同时,利用测量装置40a,还可以借助于测量射束42a针对扣牢在飞行器50上的反射器57来执行角测量和/或距离测量。基于来自测量装置40a的测量方向角和/或距离以及由测量装置40b确定的参照点的坐标,可以经由已知大地测量方法(例如,反切法或弧形反切法)来计算新点2的坐标和测量装置40a的位置,并且可选地,测量装置40a的取向。由飞行器50提供的移动参照点由此可以被用作激活点。与上述实施方式类似的是,飞行器50可以占用合适位置,以克服因障碍物而造成的可视障碍,并且提供许多参照点。
在本地坐标系中限定的移动参照点的(绝对)坐标,而且进一步连续地,新点2的或测量装置40a的(绝对)坐标可以涉及设立点4和测量装置40b的对准。另外,在测量过程之前,可以通过利用测量装置40b并且还利用其相对于在更高级坐标系中已知的参照目标6的取向的另一角和/或距离测量来确定设立点4的坐标。测量方面已知的方法也可以在这种情况下使用。
利用测量装置40b确定的移动参照点的坐标可以经由直接去往测量装置40a的无线电来发送。另选的或者另外的是,例如,如果作为障碍物80的结果不能进行直接通信,则该参照信息项还可以从测量装置40b发送至飞行器50,接着从其发送至测量装置40a。测量值的传送或发送可以另外按从测量装置40a到装置40b的逆向执行。
另外,飞行器50可以配备有传感器单元54,例如,包括:磁强计、倾斜传感器、加速度传感器,和/或偏航速率传感器,其中,该传感器单元54的测量可以导致移动参照点的位置确定方面的改进精度,或可以被用于确定飞行器50的对准和移动。
另外,该传感器单元54还可以被用于确定参照点的位置或者至少用于其粗略确定,尤其是,如果测量装置40b进行的位置确定失败的话。例如,如果自动目标跟踪例如失去与目标(反射器57)的连接,则这种情况就会出现。在这种情况下,基于传感器单元54的测量,该粗略位置可以经由无线电发送至测量装置40a或测量装置40b。基于该信息,测量装置40b可以再次找到该目标,可以重新建立连接,从而可以再次执行自动目标跟踪。
而且,在新点2或测量装置40a的位置的最初粗略位置确定之后,其坐标可以经由无线电发送至飞行器50。基于该信息,可以自动自适应飞行器50的飞行路径,以便提供用于位置确定的参照点的最佳几何形状,并由此实现更高精度。从测量装置40a、40b至飞行器50的信息发送还可以经由激光射束(尤其是,经由用于距离测量的测量射束42a、42b)来执行。为此,飞行器50可以具有对应的接收器装置。
图7a和7b皆示出了根据本发明的、用于确定新点2的位置的参照点23、23a、23b的几何排列。在图7a中,参照点23被选择并且按这样的方式来设置,即,新点位置2的确定可以唯一且可靠地执行(例如,通过反切法或者弧形反切法),因为相应反切法和弧形反切法生成了大致唯一的相交点,其尤其是,仅经受较小的不确定性。
与此相反,图7b示出了参照点23a、23b按这样的方式来选择,即,它们仅在点23b被添加为附加参照点23b之后,才导致用于确定新点2的最佳几何配置。为此,在新点2的、基于参照点23a的最初粗略位置确定之后,可以计算并接近用于飞行器50的另一些参照点23b,其导致点23a、23b的最佳几何排列,并由此导致在确定新点2的坐标期间的更高精度。另外,飞行器50的飞行路径25可以根据最优化的该精度来连续地调整。
另外,作为参照点23a、23b的合适选择,可以避免可能障碍,其将干扰、衰减,或破坏去往测量装置的或者远离测量装置的测量信号的发送。这可以大致自动地执行,因为测量装置在接收测量信号时分析并评估该测量信号的信号质量。在差信号的情况下,飞行器50可以按增加信号质量的方式来改变其位置。该信息例如可以经由无线电从测量仪器向飞行器发送,其中,该飞行器可以配备有对应发送器和接收器装置。为避免或桥接障碍物,还可以使用来自地理信息系统的信息项,其例如包含建筑物的位置和尺度。
对于选择参照点23a、23b的情况来说,还可以考虑用于接收GNSS信号的能力,其被用于飞行器本身的位置确定。原则上,如果通过尽可能多的GNSS卫星来接收信号,则能够以更高精度来确定该位置。由此,最优化可以按这样的方式来执行,即,飞行器通过避免因障碍物(例如,建筑物)造成的信号遮蔽来搜索允许接收尽可能多的卫星信号的测量位置。另外,在选择参照点方面,可以考虑干涉效应,例如,多路径。
图8示出了根据本发明的、确定新点位置2的序列。尤其是,该序列可以根据图6中的实施方式,利用根据本发明的测量系统1来执行。在第一步骤中,可以基于点6来确定测量装置40b的绝对设立位置4,点6的坐标是已知的并且可以被测量装置40瞄准。而且,从测量装置40b的设立位置4继续进行,可以生成相应的绝对参照点位置23,其中,该位置可以通过用测量装置40b测量参照点23,而通过飞行器50以移动方式可变。另外,相应参照点23可以在新点2处通过另一测量装置40a来瞄准,并且可以确定对于点23的相对位置信息项,例如,方向角和/或距离。参照点的数量可以通过飞行器50的移动或者参照点23沿路线25的移动来生成,从而,可以由其生成具有参照点23的绝对位置规范和相对参照信息项(例如,方向角和/或距离)的相应值对。接着,可以借助于弧形反切法或反切法的已知大地测量方法,从至少三个这种值对来推断新点2的位置。
显见的是,这些例示图仅示意性地表示了可能示例性实施方式。根据本发明,所述各种方法还可以彼此地和与现有技术的用于物体的位置确定或安置或者用于参照位置或坐标的系统和方法相组合。
Claims (65)
1.一种大地测量系统(1),该大地测量系统(1)具有:
至少一个参照部件(100),其限定了至少一个参照点(23、23a、23b),其中,所述参照点的绝对位置是已知的,和
至少一个新点确定部件(30),其导出相对新点位置(2、3),
其中,所述参照部件(100)与所述新点确定部件(30)之间的相互相对参照信息项是可导出的,
其特征在于,所述大地测量系统(1)具有自动的、无人驾驶的、可控制的飞行器(50),其中,
所述飞行器(50)携带所述参照部件(100),藉此所述至少一个参照点(23、23a、23b)被设置为移动参照点(23、23a、23b),并且
所述飞行器(50)以这样的方式来实现,即,所述参照部件(100)可通过所述飞行器(50)相对于所述新点确定部件(30)在空间上自由移位。
2.根据权利要求1所述的大地测量系统(1),其特征在于,出于相对于所述参照点的绝对位置进行参照的目的,所述参照部件(100)和所述新点确定部件(30)之间的相互相对参照信息项是可导出的。
3.根据权利要求1所述的大地测量系统(1),其特征在于,所述飞行器(50)以这样的方式来实现,即,所述参照部件(100)可通过所述飞行器(50)相对于所述新点确定部件(30)在位置上固定地定位。
4.根据权利要求1所述的大地测量系统(1),
其特征在于,
所述大地测量系统(1)具有参照点确定部件(10),所述参照点确定部件(10)用于确定绝对坐标系中的所述参照点的绝对位置,
使得能够通过所述参照部件(100)的具体定位来间接产生所述参照部件(100)分别与所述新点确定部件(30)和所述参照点确定部件(10)之间的视线(90、91、92),并且能够执行在所述绝对坐标系中对所述相对新点位置(2、3)的参照,
和/或
能够通过所述飞行器(50)的空间移位来生成许多参照点(23、23a、23b),并且
所述飞行器(50)可在海拔1m至1000m的范围移位和定位,
和/或
所述大地测量系统(1)具有分析单元(60),所述分析单元(60)用于
检测并指配
由所述参照点确定部件(10)确定并提供的所述参照点(23、23a、23b)的绝对位置,
所述参照部件(100)与所述新点确定部件(30)之间的所述相互相对参照信息项,其中,所述相互相对参照信息项能够由所述新点确定部件(30)根据所述参照点的绝对位置和所述新点确定部件(30)的位置来确定并提供,并且
根据所述参照点的绝对位置的指配和所述相互相对参照信息项来生成配对。
5.根据权利要求4所述的大地测量系统(1),所述飞行器(50)可在海拔2m至50m的范围内移位和定位。
6.根据权利要求4所述的大地测量系统(1),其特征在于,所述大地测量系统(1)具有用于检测并指配所测量的与相应参照点(23、23a、23b)的角度和/或距离的分析单元(60)。
7.根据权利要求4所述的大地测量系统(1),
其特征在于,
所述参照部件(100)具有反射器(57),并且
所述参照点确定部件(10)具有大地测量装置(40b),所述大地测量装置至少具有
第一瞄准装置,其用于获取第一光学目标轴的对准,其中,所述第一瞄准装置可通过电机枢转,以改变其相对于所述大地测量装置的第一基部的对准,并且所述第一瞄准装置至少具有
第一发射单元,其限定了所述第一光学目标轴,和
第一射束源,其用于向所述第一光学目标轴平行地发射用于距离测量的第一光学测量射束(42b),
第一角度测量功能,其用于获取所述第一光学目标轴的对准,以及
第一分析装置,其用于对所述第一瞄准装置的对准进行数据存储和控制,
并且其中,
所述第一光学测量射束(42b)能够在所述反射器(57)上对准,使得能够以大地测量精度的方式来确定和提供所述参照点(23、23a、23b)的绝对位置,
和/或
所述参照点确定部件(10)具有用于发射定位信号的至少一个发射器单元,并且
所述参照部件(100)按这种方式来实现,即,所述定位信号是可接收的,并且能够根据所述定位信号来确定所述参照点的绝对位置,
所述参照部件(100)按这种方式来实现,即,从所述参照点确定部件(10)发射的GNSS校正信号是可接收的并且能够根据从所述参照点确定部件(10)接收的GNSS信号和所述GNSS校正信号来确定所述参照点位置。
8.根据权利要求7所述的大地测量系统(1),其特征在于,所述参照点确定部件(10)具有全站仪或经纬仪。
9.根据权利要求7所述的大地测量系统(1),其特征在于,所述第一瞄准装置被实现为望远镜瞄准具。
10.根据权利要求7所述的大地测量系统(1),其特征在于,所述第一瞄准装置具有第一射束源,所述第一射束源用于向所述第一光学目标轴同轴地发射用于距离测量的第一光学测量射束(42b)。
11.根据权利要求7所述的大地测量系统(1),其特征在于,所述第一光学测量射束(42b)能够在所述反射器(57)上连续地对准。
12.根据权利要求7所述的大地测量系统(1),其特征在于,所述参照部件(100)按这种方式来实现,即,所述定位信号是可通过GNSS天线接收的。
13.根据权利要求7所述的大地测量系统(1),其特征在于,所述至少一个发射器单元被实现为GNSS发射器。
14.根据权利要求13所述的大地测量系统(1),其特征在于,所述发射器单元被实现为GNSS卫星(11、11a、11b)。
15.根据权利要求14所述的大地测量系统(1),其特征在于,所述发射器单元被实现为GPS、GLONASS或Galileo卫星。
16.据权利要求7所述的大地测量系统(1),其特征在于,所述参照点确定部件(10)具有用于发射GNSS校正信号的GNSS参照站。
17.根据权利要求4所述的大地测量系统(1),
其特征在于,所述大地测量系统(1)具有控制单元,其中,所述控制单元以这种方式来设置,即,所述参照点(23、23a、23b)的空间几何排列是可限定的,
和/或
所述控制单元以这样的方式来设置,即,所述飞行器(50)可根据利用所述参照点确定部件(10)确定的所述参照点的绝对位置来定位,和/或根据所述参照点(23、23a、23b)的几何排列来定位,
和/或
所述控制单元以这种方式来设置,即,飞行路径(25)是可限定的,并且所述飞行器(50)可沿所述飞行路径(25)移动。
18.根据权利要求17所述的大地测量系统(1),其特征在于,所述控制单元以这种方式来设置,即,所述参照点(23、23a、23b)的空间几何排列是可自动地限定的。
19.根据权利要求17所述的大地测量系统(1),其特征在于,所述参照点(23、23a、23b)的所述空间几何排列可根据最优化来限定,以生成所述配对。
20.根据权利要求17所述的大地测量系统(1),其特征在于,所述控制单元以这样的方式来设置,即,所述飞行器(50)可根据利用所述参照点确定部件(10)连续确定的所述参照点的绝对位置来定位。
21.根据权利要求17所述的大地测量系统(1),其特征在于,所述控制单元以这样的方式来设置,即,所述飞行器(50)可根据所述参照点(23、23a、23b)的空间几何排列来自动地定位。
22.根据权利要求17所述的大地测量系统(1),其特征在于,所述控制单元以这种方式来设置,即,飞行路径(25)是可限定的,并且所述飞行器(50)可沿所述飞行路径(25)移动,其中,所述飞行路径(25)可根据所述参照点(23、23a、23b)的空间几何排列来限定。
23.根据权利要求4所述的大地测量系统(1),
其特征在于,所述飞行器(50)具有用于确定所述飞行器(50)的对准的传感器单元(54),
和/或
所述大地测量系统(1)具有遥控单元,其中,所述遥控单元以这种方式来实现,即,能够执行所述飞行器(50)的控制和/或配对的生成,
和/或
所述参照部件(100)以这样的方式来实现,即,能够由所述参照部件(100)间接地提供所述参照点的绝对位置和/或所述相互相对参照信息项。
24.根据权利要求23所述的大地测量系统(1),其特征在于,用于确定所述飞行器(50)的对准的所述传感器单元(54)是倾斜传感器、磁强计、加速度传感器、偏航率传感器,或速度传感器。
25.根据权利要求23所述的大地测量系统(1),其特征在于,所述遥控单元和/或所述参照点确定部件(10)和/或所述新点确定部件(30)和/或所述参照部件(100)之间的通信能够经由导线,或者通过无线电、红外线或激光信号来执行。
26.根据权利要求23所述的大地测量系统(1),其特征在于,所述参照部件(100)具有用于发送所述参照点的绝对位置和/或所述相互相对参照信息项的发送器单元和/或用于接收所述参照点的绝对位置和/或所述相互相对参照信息项的接收器单元。
27.根据权利要求23所述的大地测量系统(1),其特征在于,所述参照点的绝对位置和/或所述相互相对参照信息项可经由导线,或者通过无线电、红外线或激光信号发送。
28.根据权利要求7所述的大地测量系统(1),
其特征在于,
所述参照部件(100)具有所述反射器(57),并且所述新点确定部件(30)具有
第二瞄准装置(41),其用于获取第二光学目标轴的对准,其中,所述第二瞄准装置(41)可通过电机枢转以改变其相对于所述新点确定部件(30)的第二基部的对准,并且至少具有
第二发射单元,其限定了所述第二光学目标轴,和
第二射束源,其用于向所述第二光学目标轴平行地发射用于距离测量的第二光学测量射束(42、42a),
第二角度测量功能,其用于获取所述第二光学目标轴的对准,以及
第二分析装置,其用于对所述第二瞄准装置的对准进行数据存储和控制,
并且其中,
所述第二光学测量射束(42、42a)能够在所述反射器(57)上对准,使得能够根据所述参照点的绝对位置来确定和提供所述相互相对参照信息项,使得能够在绝对坐标系下确定配对和/或所述新点位置(2、3),
或者
所述参照部件(100)具有用于发射第二定位信号(55)的伪卫星模块(53),并且所述新点确定部件(30)具有伪卫星接收器(32,36),其中,所述伪卫星接收器(32、36)以这种方式来实现,即,由所述伪卫星模块(53)发射的所述第二定位信号(55)是可接收的,并且能够确定和提供所述相互相对参照信息项,使得能够在所述绝对坐标系下确定所述新点位置(2、3)。
29.根据权利要求28所述的大地测量系统(1),其特征在于,所述第二瞄准装置(41)可通过电机枢转以改变其相对于所述新点确定部件(30)的所述第二基部的对准,并且具有第二射束源,所述第二射束源用于向所述第二光学目标轴同轴地发射用于距离测量的第二光学测量射束(42、42a)。
30.根据权利要求28所述的大地测量系统(1),其特征在于,所述第二光学测量射束(42、42a)能够在所述反射器(57)上连续地对准。
31.根据权利要求28所述的大地测量系统(1),其特征在于,所述第二光学测量射束(42、42a)能够在所述反射器(57)上对准,使得能够根据所述参照点的绝对位置来确定和提供用于所述新点确定部件(30)的位置参照的所述相互相对参照信息项,使得能够在所述绝对坐标系下确定所述配对和/或所述新点位置(2、3)。
32.根据权利要求28所述的大地测量系统(1),其特征在于,所述第二光学测量射束(42、42a)能够在所述反射器(57)上对准,使得能够根据所述参照点的绝对位置来确定和提供用于所述新点确定部件(30)的位置参照的所述相互相对参照信息项,使得能够在所述绝对坐标系下确定可测量目标点(2、3)的位置。
33.根据权利要求28所述的大地测量系统(1),其特征在于,所述第二定位信号(55)表示所述参照点的绝对位置。
34.一种大地测量参照方法,该大地测量参照方法具有
至少一个参照部件(100),其限定了至少一个参照点(23、23a、23b),其中,所述参照点的绝对位置是已知的,和
至少一个新点确定部件(30),其导出相对新点位置(2、3),
其中,所述参照部件(100)与所述新点确定部件(30)之间的相互相对参照信息项是可导出的,
其特征在于,所述至少一个参照点(23、23a、23b)被所述参照部件(100)设置为移动参照点(23、23a、23b),其中,
所述参照部件(100)被自动的、无人驾驶的、可控制的飞行器(50)携带,并且
所述飞行器(50)以这样的方式来实现,即,所述参照部件(100)可通过所述飞行器(50)相对于所述新点确定部件(30)在空间上自由移位。
35.根据权利要求34所述的大地测量参照方法,其特征在于,出于相对于所述参照点的绝对位置进行参照的目的,所述参照部件(100)与所述新点确定部件(30)之间的相互相对参照信息项是可导出的。
36.根据权利要求34所述的大地测量参照方法,其特征在于,所述飞行器(50)以这样的方式来实现,即,所述参照部件(100)可通过所述飞行器(50)相对于所述新点确定部件(30)在位置上固定地定位。
37.根据权利要求34所述的大地测量参照方法,
其特征在于,
利用参照点确定部件(10)在绝对坐标系下确定所述参照点的绝对位置,
和/或
通过所述参照部件(100)的具体定位,在所述参照部件(100)分别与所述新点确定部件(30)和所述参照点确定部件(10)之间间接产生了视线(90、91、92),并且执行在所述绝对坐标系下对所述新点位置(2、3)的参照,
和/或所述参照点(23、23a、23b)通过所述飞行器(50)在空间上移位,从而生成许多参照点(23、23a、23b),并且所述飞行器(50)在海拔1m至1000m的范围移位和定位,
和/或
获取和指配
由所述参照点确定部件(10)确定并提供的所述参照点(23、23a、23b)的绝对位置,和
相互相对参照信息项,其中,所述相互相对参照信息项是由所述新点确定部件(30)根据参照点的绝对位置和所述新点确定部件(30)的位置来确定并提供的,和
执行根据所述参照点的绝对位置和所述相互相对参照信息项的指配来生成配对。
38.根据权利要求37所述的大地测量参照方法,其特征在于,所述飞行器(50)在2m至50m的范围内移位和定位。
39.根据权利要求37所述的大地测量参照方法,其特征在于,执行所测量的到相应参照点(23、23a、23b)的角度和/或距离的所述相互相对参照信息项。
40.根据权利要求37所述的大地测量参照方法,
其特征在于,限定了所述参照点(23、23a、23b)的空间几何排列,
和/或
所述飞行器(50)根据能够被确定的所述参照点的绝对位置,和/或根据所述参照点(23、23a、23b)的空间几何排列来定位,
和/或
限定了飞行路径(25),并且所述飞行器(50)沿所述飞行路径(25)移动。
41.根据权利要求40所述的大地测量参照方法,其特征在于,自动地限定了所述参照点(23、23a、23b)的空间几何排列。
42.根据权利要求40所述的大地测量参照方法,其特征在于,所述参照点(23、23a、23b)的空间几何排列根据所述配对的生成而被最优化。
43.根据权利要求40所述的大地测量参照方法,其特征在于,能够连续地确定所述参照点的绝对位置。
44.根据权利要求40所述的大地测量参照方法,其特征在于,根据所述参照点(23、23a、23b)的空间几何排列自动地定位所述飞行器(50)。
45.根据权利要求40所述的大地测量参照方法,其特征在于,限定了飞行路径(25),并且所述飞行器(50)沿所述飞行路径(25)移动,其中,所述飞行路径(25)是根据所述参照点(23、23a、23b)的空间几何排列来限定的。
46.根据权利要求37所述的大地测量参照方法,
其特征在于,在所述方法的范围内,由所述参照部件(100)来接收所述参照点确定部件(10)所提供的定位信号,并且所述参照点的绝对位置是根据所接收的定位信号来确定并提供的,
和/或
所述参照点的绝对位置的确定和提供是利用在所述参照部件(100)上反射并且由所述参照点确定部件(10)发射的第一测量射束(42b)来执行的,
和/或
执行按倾斜方向、摇晃方向以及偏航方向来确定所述飞行器(50)的对准。
47.根据权利要求46所述的大地测量参照方法,其特征在于,由所述参照部件(100)来接收由GNSS卫星(11)所提供的GNSS信号。
48.根据权利要求47所述的大地测量参照方法,其特征在于,所述GNSS信号由GPS、GLONASS或Galileo信号来表示。
49.根据权利要求46所述的大地测量参照方法,其特征在于,所述对准的确定是利用指配给所述飞行器(50)的内部传感器单元(54)来执行的。
50.根据权利要求46所述的大地测量参照方法,其特征在于,所述对准的确定是利用倾斜传感器、磁强计、加速度传感器、偏航速率传感器和/或速度传感器来执行的。
51.根据权利要求37所述的大地测量参照方法,
其特征在于,
在所述方法的范围内,表示所述参照点的绝对位置的第二定位信号(55)由所述参照部件(100)发射,并且所述第二定位信号(55)由所述新点确定部件(30)接收,并且所述相互相对参照信息项是根据所述参照点的绝对位置来确定的,使得所述新点位置(2、3)在所述绝对坐标系下被确定,
或者
所述相互相对参照信息项的确定是利用由所述新点确定部件(30)发射并且在所述参照部件(100)上反射的第二测量射束(42、42a)来执行的,使得所述配对和/或所述新点位置(2、3)在所述绝对坐标系下被确定。
52.根据权利要求51所述的大地测量参照方法,其特征在于,所述第二定位信号(55)是伪卫星信号(55)。
53.根据权利要求51所述的大地测量参照方法,其特征在于,所述相互相对参照信息项的确定是利用所述第二测量射束(42、42a)来执行的,使得测量目标点的位置被确定。
54.一种用于权利要求1或4所述的大地测量系统(1)的自动的、无人驾驶的、可控制的飞行器(50),其中,所述飞行器(50)可相对于所述新点确定部件(30)在空间上自由移位,
其特征在于,所述飞行器(50)携带了用于提供移动参照点(23、23a、23b)的参照部件(100)。
55.根据权利要求54所述的飞行器(50),所述飞行器(50)是无人驾驶飞机。
56.根据权利要求54所述的飞行器(50),所述飞行器(50)可相对于所述新点确定部件(30)在位置上固定地定位。
57.根据权利要求54所述的飞行器(50),
其特征在于,
用于控制所述飞行器(50)的控制数据是可接收的,和/或
用于控制所述飞行器(50)的所述控制数据可由处理单元根据可接收的相互相对参照信息项导出,以确定所述参照点的绝对位置,使得可以生成配对,
和/或
所述飞行器(50)以这样的方式来实现,即,
所述移动参照点(23、23a、23b)可通过所述飞行器(50)在空间上移位,使得生成许多参照点(23、23a、23b)和配对,和
所述飞行器(50)可在海拔1m至1000m的范围移位和定位,
和/或
所述参照部件(100)具有用于发射定位信号(55)的伪卫星模块(53),所述定位信号(55)用于确定所述相互相对参照信息项,
和/或
所述参照部件(100)具有反射器(57),所述反射器(57)用于确定所述相互相对参照信息项,使得在绝对坐标系下确定所述配对和/或所述新点位置(2、3)。
58.根据权利要求57所述的飞行器(50),其特征在于,由指配给所述飞行器(50)的传感器单元(54)来确定飞行器对准。
59.根据权利要求58所述的飞行器(50),其特征在于,所述参照点的绝对位置和所述相互相对参照信息项由所述处理单元链接起来,使得可以生成配对。
60.根据权利要求57所述的飞行器(50),其特征在于,所述飞行器(50)以这样的方式来实现,即,所述移动参照点(23、23a、23b)可通过所述飞行器(50)在位置上固定定位,使得生成许多参照点(23、23a、23b)和配对。
61.根据权利要求57所述的飞行器(50),其特征在于,所述飞行器(50)可在海拔2m至50m的范围内移位和定位。
62.根据权利要求57所述的飞行器(50),其特征在于,所述参照部件(100)具有用于发射定位信号(55)的伪卫星模块(53),所述定位信号(55)用于确定在绝对坐标系下的新点位置(2、3)。
63.根据权利要求57所述的飞行器(50),其特征在于,所述参照部件(100)具有反射器(57),所述反射器(57)用于通过利用激光射束瞄准所述反射器(57)来确定所述相互相对参照信息项,使得能够在所述绝对坐标系下确定所述配对和/或所述新点位置(2、3)。
64.根据权利要求57所述的飞行器(50),其特征在于,所述参照部件(100)具有反射器(57),所述反射器(57)用于确定所述相互相对参照信息项,使得能够确定可测量目标点的位置。
65.一种无人驾驶的、可控制的、自动飞行器(1)的用于携带权利要求1或4所述的大地测量系统(1)的参照部件(100)的用途。
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