CN107300685B - 一种用激光对目标物进行定位的装置及方法 - Google Patents

一种用激光对目标物进行定位的装置及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107300685B
CN107300685B CN201710524626.6A CN201710524626A CN107300685B CN 107300685 B CN107300685 B CN 107300685B CN 201710524626 A CN201710524626 A CN 201710524626A CN 107300685 B CN107300685 B CN 107300685B
Authority
CN
China
Prior art keywords
laser
distribution function
receiver
actual distribution
distance
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201710524626.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107300685A (zh
Inventor
杨帆
何青兰
贾辉
李玉柏
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
University of Electronic Science and Technology of China
Original Assignee
University of Electronic Science and Technology of China
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by University of Electronic Science and Technology of China filed Critical University of Electronic Science and Technology of China
Priority to CN201710524626.6A priority Critical patent/CN107300685B/zh
Publication of CN107300685A publication Critical patent/CN107300685A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107300685B publication Critical patent/CN107300685B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S1/00—Beacons or beacon systems transmitting signals having a characteristic or characteristics capable of being detected by non-directional receivers and defining directions, positions, or position lines fixed relatively to the beacon transmitters; Receivers co-operating therewith
    • G01S1/70—Beacons or beacon systems transmitting signals having a characteristic or characteristics capable of being detected by non-directional receivers and defining directions, positions, or position lines fixed relatively to the beacon transmitters; Receivers co-operating therewith using electromagnetic waves other than radio waves

Abstract

本发明涉及一种用激光对目标物进行定位的装置及方法。该装置包括激光发射器、陀螺仪、激光接收器、距离计算模块和坐标计算模块。本发明首次利用激光分布函数的形式实现水下目标的定位，且与利用传输时间或时间差的传统测量方法不同的是，仅仅利用激光传输的属性进行测量，并借助陀螺仪对目标的连接方向进行微调，使得测量的距离数据准确度高，且可以在激光传输的有效范围内，实现任意距离目标的定位，定位精度高，定位方便，成本低。

Description

一种用激光对目标物进行定位的装置及方法
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种用激光对目标物进行定位的装置及方法。
背景技术
当与水下目标进行通信的时候，可以采用激光通信以提高安全性。
激光通信的前提是要能够对水下目标进行定位。现有的一种对水下目标进行定位的装置及方法是采用将水下目标上浮至接近水面位置，然后释放由电缆或光纤连接的GPS接收器，使GPS接收器的天线浮出水面以接收GPS卫星信号，从而确定水下目标的位置。
上述的现有技术存在的主要问题是：定位的准确性不高。因为定位得到的实际上是水面GPS卫星信号接收器的位置，而不是水下目标的真实位置。
发明内容
针对于上述存在的技术问题，本发明的目的是提供一种用激光对目标物进行定位的装置及方法，以解决现有技术中水下目标定位难以实现且定位精度不高的问题。
本发明的一个实施例是提供一种用激光对目标物进行定位的装置，包括：
激光发射器，其位于水下或浮于水面，所述激光发射器用于向所述水下或水上目标发射激光；
陀螺仪，与所述激光发射器相连接，用于测量所述激光发射器发射激光时的旋转角度；
激光接收器，其安装于所述水下目标上，用于接收激光发射器发射的激光；
距离计算模块，其与激光接收器相连接，用于根据激光接收器接收到的激光的理论分布函数与激光在激光接收器处的实际分布函数值计算激光发射器与目标物之间的距离；以及
坐标计算模块，用于根据所述距离和所述旋转角度，计算所述目标物的坐标位置。
本发明的有益效果为：本发明首次利用激光分布函数实现水下目标的定位，且与利用传输时间或时间差的传统测量方法不同的是仅仅利用激光传输的属性进行测量，并借助陀螺仪对目标的连接方向进行微调，使得测量的距离数据准确度高，且可以在激光传输的有效范围内，实现任意距离目标的定位，定位精度高，定位方便，成本低。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进：
所述距离计算模块进一步包括：
功率测量模块，用于测量激光在所述激光接收器的接收屏上的功率；
第一判断模块，用于判断所述功率是否超过预先设定的第一门限值；以及
实际分布函数值计算模块，用于当所述功率超过预先设定的第一门限值时，根据所述功率和所述接收屏的面积计算所述激光在所述激光接收器处的实际分布函数值；
第二判断模块，用于判断所述激光发射器发射的激光在激光接收器处的实际分布函数值是否近似相等，所述近似相等即为激光发射器发射的激光在激光接收器处的实际分布函数值的差值是否超过预先设定的第二门限值，所述第二门限值按照以下公式计算得到：
Figure BDA0001338280470000021
其中，PW1为首次扫描到大于第一门限值的实际分布函数值，PW2为第二次扫描到的大于第一门限值且与PW1近似相等的实际分布函数值，PWth为阈值精度，取10％；以及
最大功率点确定模块，用于当实际分布函数值近似相等时，激光接收器将向激光发射端反馈信息，通知激光发射器记录所述激光发射器发射激光时的旋转角度信息以及激光发射器发射激光时的发射方向信息；
以激光发射器和取得两次实际分布函数值近似相等时激光发射器发射激光的发射方向为基础构建第一平面，激光发射器沿着经过激光源且与所述第一平面相垂直的第二平面发射扫描，并确定在该平面内在激光接收器的接收屏上的功率最大的位置点，此时激光器接收端将向激光器发射端反馈信息，通知发射端记录此时的角度信息；
第一距离计算模块，用于根据在第二平面内功率最大的位置点的激光的理论分布函数与该激光在激光接收器处的实际分布函数值，在r＝0的条件下，计算激光发射器与目标物之间的距离；
根据如下公式计算所述距离；
BSF(r,L1)-BSF1＝0
其中，r为激光传输正方向的偏离值，BSF(r,L1)为最大功率点处的激光的理论分布函数，BSF1为最大功率点处的激光在所述激光接收器处的实际分布函数值，L1为所述距离。
本发明的另一个实施例提供一种用激光对目标物进行定位的方法，包括以下步骤：
通过激光发射器从水面上或水面下向所述目标物发射激光；所述激光的传播途径全部位于水中；
获取激光发射器在发射激光时的旋转角度；
通过位于目标物上的激光接收器接收所述激光；
根据接收到的激光的理论分数函数与激光在激光接收器处的实际分布函数值计算所述激光发射器与水下目标之间的距离；以及
根据所述距离和所述旋转角度，计算目标物的位置坐标。
本发明的有益效果为：本发明提供的用激光对目标物进行定位的装置及方法能够有效提高对水下目标的定位精度，并且容易实现，成本低。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进：
所述根据接收到的激光的理论分数函数与激光在激光接收器处的实际分布函数值计算所述激光发射器与目标物之间的距离的步骤进一步包括：
测量激光在所述激光接收器的接收屏上的功率；
判断所述功率是否超过预先设定的第一门限值；
当所述功率超过预先设定的第一门限值时，根据所述功率和所述接收屏的面积计算所述激光在所述激光接收器处的实际分布函数值；
判断所述激光发射器在具有不同旋转角度时发射的激光在激光接收器处的实际分布函数值是否近似相等，所述近似相等即为激光发射器发射的激光在激光接收器处的实际分布函数值的差值是否超过预先设定的第二门限值，所述第二门限值按照以下公式计算得到：
Figure BDA0001338280470000041
其中，PW1为首次扫描到大于第一门限值的实际分布函数值，PW2为第二次扫描到的大于第一门限值且与PW1近似相等的实际分布函数值，PWth为阈值精度，取10％；以及
当实际分布函数值近似相等时，激光接收器将向激光发射端反馈信息，通知记录所述激光发射器发射激光时的旋转角度信息以及两个激光在激光接收器的接收屏上的位置点信息；
以激光发射器和取得两次实际分布函数值近似相等时激光发射器发射激光的发射方向为基础构建第一平面，激光发射器沿着经过激光源且与所述第一平面相垂直的第二平面发射扫描，并确定在该平面内在激光接收器的接收屏上的功率最大的位置点，此时激光器接收端将向激光器发射端反馈信息，通知发射端记录此时的角度信息；
根据在第二平面内功率最大的位置点的激光的理论分布函数与该激光在激光接收器处的实际分布函数值，在r＝0的条件下，计算激光发射器与目标物之间的距离；
根据如下公式计算所述距离；
BSF(r,L1)-BSF1＝0
其中，r为激光传输正方向的偏离值，BSF(r,L1)为最大功率点处的激光的理论分布函数，BSF1为最大功率点处的激光在所述激光接收器处的实际分布函数值，L1为所述距离。
附图说明
图1示意性地示出了本发明的用激光对目标物进行定位的装置的一个实施例的总体结构图；
图2示意性地示出了本发明的用激光对目标物进行定位的装置中的距离计算模块的一个实施例的结构框图；
图3示意性地示出了本发明的用激光对目标物进行定位的方法的一个实施例的流程图；
图4示意性地示出了本发明的用激光对目标物进行定位过程中的距离计算步骤的一个实施例的流程图。
图5示意性地给出了本发明的用激光对目标物进行定位过程中的距离计算步骤304的一个实施例的模型图。
具体实施方式
现在将参考附图来详细描述本发明的示例性实施方式。应当理解，附图中示出和描述的实施方式仅仅是示例性的，意在阐释本发明的原理和精神，而并非限制本发明的范围。
本发明的一个实施例提供了一种用激光对目标物进行定位的装置。
参考图1，图1示意性地示出了本发明的用激光对目标物进行定位的装置100的一个实施例的总体结构图。如图1所示，装置100可以包括：一个激光发射器101，陀螺仪102，激光接收器103，距离计算模块104以及坐标计算模块105.
根据本发明的一个实施例，如图1所示，激光发射器，用于向所述水下目标发射激光，其可以浮于水面上，也可以位于水面下，在激光传输的有效范围内，在水上或水下的任意位置向其他方向的扫描均可以实现定位；激光发射器可以包含激光源。
激光发射器可以包含陀螺仪102，与激光源固定连接，用于测量激光发射器发射激光时的旋转角度。
激光接收器103可以安装于水下目标上，激光接收器103可以接收激光发射器发射的激光；
距离计算模块104可以与激光接收器通过有线或无线方式连接，其可以根据激光接收器接收到的激光的理论分布函数与激光在激光接收器处的实际分布函数值计算激光发射器与水下目标之间的距离。
根据本发明的一个实施例，距离计算模块104可以进一步包括功率测量模块201、第一判断模块202、实际分布函数值计算模块203、第二判断模块204、最大功率点确定模块205和第一距离计算子模块206。其中，功率测量模块201用于测量激光在所述激光接收器的接收屏上的功率；激光功率的测量可以采用任何现有的测量工具和/或测量方法得到。
第一判断模块202，用于判断所述功率是否超过预先设定的第一门限值；根据本申请的一个实施例，设定激光接收器的接收屏上的功率的第一门限值为Pth，第一判断模块判断激光在接收屏上的功率P1是否大于Pth，
如果P1＜Pth，则激光发射器继续扫描；
如果P1≥Pth，则根据所述功率和所述接收屏的面积计算所述激光在所述激光接收器处的实际分布函数值，同时激光接收屏将反馈信息通过激光反馈至激光发射器，并通知发射端开始记录角度信息；此时，激光发射器可以在控制模块的作用下，采用圆弧形扫描方式，保证扫描过程中激光发射方向与z轴角度不变，激光发射器与激光接收器之间的距离始终相同；
实际分布函数值计算模块203，用于当所述功率超过预先设定的第一门限值时，根据所述功率和所述接收屏的面积计算所述激光在所述激光接收器处的实际分布函数值；根据本发明的一个实施例，实际分布函数值可以是激光接收器上接收到的激光的功率与激光接收器的接收屏的面积的比值。
第二判断模块204，用于判断激光源发射的激光在激光接收器处的实际分布函数值是否近似相等，所述近似相等即为激光发射器发射的激光在激光接收器处的实际分布函数值的差值是否超过预先设定的第二门限值，所述第二门限值按照以下公式计算得到：
Figure BDA0001338280470000071
其中，PW1为首次扫描到大于第一门限值的实际分布函数值，PW2为第二次扫描到的大于第一门限值且与PW1近似相等的实际分布函数值，PWth为阈值精度，取10％；即是，激光发射器按照上述方法不断发射激光，直到激光接收器上出现接收的激光的实际分布分布函数值差的绝对值在要求的范围之内的点，且激光发射器发射激光时的旋转角度不同；以及
最大功率点确定模块205，用于当激光接收器上出现两个激光在接收屏上的实际分布函数值近似相等时，激光接收器将向激光发射端反馈信息，通知激光发射器记录所述激光发射器发射激光时的旋转角度信息以及激光发射器发射激光时的发射方向信息；
再以激光发射器和取得两次实际分布函数值近似相等时激光发射器发射激光的发射方向为基础构建第一平面，激光发射器沿着经过激光源且与第一平面相垂直的第二平面发射扫描，并确定在该平面内在激光接收器的接收屏上的功率最大的位置点即为目标物的位置，此时激光器接收端将向激光器发射端反馈信息，通知发射端记录此时的角度信息；
第一距离计算模块206，用于根据在第二平面内功率最大的位置点的激光的理论分布函数与该激光在激光接收器处的实际分布函数值，在r＝0的条件下，计算激光发射器与目标物之间的距离；
根据如下公式计算所述距离；
BSF(r,L1)-BSF1＝0
其中，r为激光传输正方向的偏离值，BSF(r,L1)为最大功率点处的激光的理论分布函数，BSF1为最大功率点处的激光在所述激光接收器处的实际分布函数值，L1为所述距离。
坐标计算模块105可以根据距离和旋转角度，计算水下目标的位置坐标。
根据本申请的一个实施例，当具有一个激光发射器时，可以按照如下公式计算水下目标的坐标位置：
x＝L1*cos(θ1)
y＝L1*cos(θ2)
z＝L1*cos(θ3)
其中，(x,y,z)为水下目标的坐标位置；θ1、θ2和θ3分别表示当定位到功率最大点的目标位置时陀螺仪测量出的激光发射器发射激光时相对于x轴、y轴和z轴的旋转角度。
根据本发明的一个实施例，装置100可以采用硬件与软件相结合的方式来实现。也就是说，装置100中的一些组件可以用硬件方式实现，一些组件可以用软件方式实现。
具体来说，装置100中位于水面部分可以包括激光发射器101和与激光发射器相连接的水面控制器，水面控制器可以包括CPU、存储器和必要的输入输出接口。
坐标计算模块105可以通过软件方式实现，该软件的代码可以存放在水面控制器中的存储器内并被水上控制器中的CPU所执行以完成坐标位置的计算。
激光发射器101可以与水面控制器相连接，并在水面控制器的控制下按照预先设定的波长和腰半径发射相应的激光。由于一开始向激光接收器发射激光时，激光发射器并不知晓激光接收器的位置，因此，根据本发明的一个实施例，激光发射器可以在水面控制器的控制下转动地发射激光，并且激光发射器还可以在水面控制器的控制下在发射出的激光上携带定位消息，当激光接收器接收到该定位消息以后，可以向水面控制器回复定位确认消息，当水面控制器接收到该定位确认消息以后，就可以停止转动。
类似地，装置100中位于水下目标上的部分可以包括激光接收器103和与激光接收器103相连接的水下控制器。激光接收器103可以包括激光接收屏，水下控制器可以包括CPU、存储器和必要的输入输出接口。
距离计算模块104可以通过软件结合硬件的方式实现。例如，距离计算模块中的功率测量模块201可以采用硬件方式，即：功率测量模块201是用硬件方式实现的激光功率测量装置。相应地，功率测量模块201可以位于目标物上。
而第一判断模块202、实际分布函数值计算模块203、第二判断模块204、最大功率点确定模块205和第一距离计算子模块206则可以采用软件方式实现。根据本发明的一个实施例，这些模块的软件代码可以全部存于水下控制器中的存储器内并被水下控制器中的CPU所执行以完成每一个激光发射器到水下目标距离的计算。在此情况下，水下控制器还可以将计算得到的距离值发送给水面控制器，以使得水面控制器中的坐标计算模块可以根据距离值和旋转角度计算出目标物的位置坐标。
根据本发明的另一个实施例，这些模块中的某些模块的软件代码可以存于水下控制器的存储器内，而另一些模块的软件代码可以存于水面控制器的存储器内。
在实际使用本发明的装置时，可以在水面控制器的控制下，打开激光发射器，并计算出激光发射器到水下目标的距离，根据陀螺仪测定的激光发射器发射激光时的旋转角度，从而根据这些距离和旋转角度最终计算出目标物的坐标位置。在定位过程中，如果第一判断模块的输出为“否”，则可以通知水面控制器调整该激光发射器的发射角度以便在激光接收屏上再次接收到激光，直至这些激光在接收屏的功率值超过预先设定的门限值。
至此描述了根据本发明实施例的用对激光目标物进行定位的装置。该装置能够以安全的方式提高定位精度，并且容易实现，成本较低。
本发明还提供了用激光对目标物进行定位的方法。目标物浮于水面或位于水下。
参考图3，图3示意性地示出了本发明的用激光对目标物进行定位的方法300的一个实施例的流程图。如图3所示，方法300可以包括如下步骤301至305。
步骤301为激光发射步骤：通过位于水面的激光发射器发射激光，其中，激光的传播途径全部位于水中。
根据本发明的一个实施例，由于在刚开始时激光发射器并不知道水下目标的位置，因此，激光发射器可以转动地发射激光并在发射的激光中包含定位消息。
步骤302为获取旋转角度步骤：通过陀螺仪获取激光发射器在发射激光时的旋转角度；
步骤303为激光接收步骤：通过位于目标物上的激光接收器接收激光。
步骤304为距离计算步骤：根据接收到的激光的理论分数函数与激光在激光接收器处的实际分布函数值计算所述激光发射器与水下目标之间的距离。
根据本发明的一个实施例，图4示意性地示出了本发明的用激光对目标物进行定位过程中的距离计算步骤304的一个实施例的流程图；图5示意性地给出了本发明的用激光对目标物进行定位过程中的距离计算步骤304的一个实施例的模型图；如图4所示，步骤304可以进一步包括如下子步骤401至404。
子步骤401为功率测量步骤，测量激光在激光接收器的接收屏上的功率。
根据本发明的一个实施例，可以采用任何现有的激光功率测试装置和/或方法来测量该功率。
子步骤402是判断步骤：判断接收屏上的接收功率是否超过预先设定的第一门限值；
子步骤403实际分布函数值计算步骤：当功率超过预先设定的第一门限值时，根据功率和所述接收屏的面积计算所述激光在所述激光接收器处的实际分布函数值；在此过程中，此时，激光发射器可以在控制模块的作用下，采用圆弧形扫描方式，保证扫描过程中激光发射方向与z轴角度不变，激光发射器与激光接收器之间的距离始终相同；当功率没有超过预先设定的第一门限值时，则激光发射器继续扫描。
根据本发明的一个实施例，实际分布函数值可以是功率与激光接收器的接收屏的面积的比值。
子步骤404为判断步骤：判断激光源发射的激光在激光接收器处的实际分布函数值是否近似相等，近似相等即为激光发射器发射的激光在激光接收器处的实际分布函数值的差值是否超过预先设定的第二门限值，所述第二门限值按照以下公式计算得到：
Figure BDA0001338280470000111
其中，PW1为首次扫描到大于第一门限值的实际分布函数值，PW2为第二次扫描到的大于第一门限值且与PW1近似相等的实际分布函数值，PWth为阈值精度，取10％；也即是，激光发射器按照上述方法不断发射激光，直到激光接收器上出现接收的激光的实际分布分布函数值近似相等的点，且激光发射器发射激光时的旋转角度不同；以及
子步骤405为最大功率点确定步骤：当激光接收器上出现两个激光在接收屏上的实际分布函数值近似相等时，激光接收器将向激光发射端反馈信息，通知记录激光发射器A1发射激光时的旋转角度信息以及两个激光的发射方向信息，如图5所示，分别为A1K1和A1K2；
再以激光发射器A1和两个激光的发射方向A1K1和A1K2构建第一平面A1K1K2，激光发射器A1沿着经过激光源A1且与第一平面A1K1K2相垂直的第二平面A1V1O发射扫描，并确定在该平面内在激光接收器的接收屏上的功率最大的位置点即为目标物所在的位置，此时激光器接收端将向激光器发射端反馈信息，通知发射端记录此时的角度信息θ1、θ2和θ3；
子步骤406为第一距离计算步骤：根据在第二平面A1V1O内功率最大的位置点的激光的理论分布函数与该激光在激光接收器处的实际分布函数值，在r＝0的条件下，计算激光发射器与目标物之间的距离L1，即得到了激光发射器与目标物之间的距离，进而实现了对目标物的定位；
根据如下公式计算所述距离；
BSF(r,L1)-BSF1＝0
其中，r为激光传输正方向的偏离值，BSF(r,L1)为最大功率点处的激光的理论分布函数，BSF1为最大功率点处的激光在所述激光接收器处的实际分布函数值，L1为所述距离。
步骤305为坐标计算步骤，当计算出激光发射器与水下目标之间的距离以及激光发射器发射激光的旋转角度时，可以按照如下公式计算水改成下目标的坐标位置：
x＝L1*cos(θ1)
y＝L1*cos(θ2)
z＝L1*cos(θ3)
其中，(x,y,z)为水下目标的坐标位置；θ1、θ2和θ3分别表示当定位到功率最大点的目标位置时陀螺仪测量出的激光发射器发射激光时相对于x轴、y轴和z轴的旋转角度。
至此描述了根据本发明实施例的用激光对目标物进行定位的方法。该方法能够以安全的方式提高对水下目标的定位精度，并且容易实现，成本较低。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种用激光对目标物进行定位的装置，其特征在于，包括：
激光发射器，其位于水下或浮于水面，所述激光发射器用于向水上或水下目标发射激光；
陀螺仪，与所述激光发射器相连接，用于测量所述激光发射器发射激光时的旋转角度；
激光接收器，其安装于所述目标物上，用于接收激光发射器发射的激光；
距离计算模块，其与激光接收器相连接，用于根据激光接收器接收到的激光的理论分布函数与激光在激光接收器处的实际分布函数值计算激光发射器与目标物之间的距离；以及
坐标计算模块，用于根据所述距离和所述旋转角度，计算所述目标物的坐标位置，其中：
所述距离计算模块进一步包括：
功率测量模块，用于测量激光在所述激光接收器的接收屏上的功率；
第一判断模块，用于判断所述功率是否超过预先设定的第一门限值；以及
实际分布函数值计算模块，用于当所述功率超过预先设定的第一门限值时，根据所述功率和所述接收屏的面积计算所述激光在所述激光接收器处的实际分布函数值；
第二判断模块，用于判断激光发射器发射的激光在激光接收器处的实际分布函数值是否近似相等，所述近似相等即为激光发射器发射的激光在激光接收器处的实际分布函数值的差值是否超过预先设定的第二门限值，所述第二门限值按照以下公式计算得到：
Figure FDA0002242512020000011
其中，PW1为首次扫描到大于第一门限值的实际分布函数值，PW2为第二次扫描到的大于第一门限值且与PW1近似相等的实际分布函数值，PWth为阈值精度，取10％；以及
最大功率点确定模块：用于当实际分布函数值近似相等时，激光接收器将向激光发射端反馈信息，通知激光发射器记录所述激光发射器发射激光时的旋转角度信息以及激光发射器发射激光时的发射方向信息；再以激光发射器和取得两次实际分布函数值近似相等时激光发射器发射激光的发射方向为基础构建第一平面，激光发射器沿着经过激光源且与所述第一平面相垂直的第二平面发射扫描，并确定在该平面内在激光接收器的接收屏上的功率最大的位置点，此时激光器接收端将向激光器发射端反馈信息，通知发射端记录此时的角度信息；
第一距离计算模块，用于根据在第二平面内功率最大的位置点的激光的理论分布函数与该激光在激光接收器处的实际分布函数值，在r＝0的条件下，计算激光发射器与目标物之间的距离；
根据如下公式计算所述距离；
BSF(r,L1)-BSF1＝0
其中，r为激光传输正方向的偏离值，BSF(r,L1)为最大功率点处的激光的理论分布函数，BSF1为最大功率点处的激光在所述激光接收器处的实际分布函数值，L1为所述距离。
2.根据权利要求1所述的用激光对目标物进行定位的装置，其特征在于，所述激光发射器发射的激光包含定位信息，当所述激光接收器接收到所述定位信息时，所述激光接收器向所述激光发射器回复定位确认信息。
3.一种用激光对目标物进行定位的方法，其特征是，包括以下步骤：
通过激光发射器从水上或水下向所述目标物发射激光；所述激光的传播途径全部位于水中；
获取激光发射器在发射激光时的旋转角度；
通过位于目标物上的激光接收器接收所述激光；
根据接收到的激光的理论分布函数与激光在激光接收器处的实际分布函数值计算所述激光发射器与目标物之间的距离；以及
根据所述距离和所述旋转角度，计算目标物的位置坐标，其中：
所述根据接收到的激光的理论分布函数与激光在激光接收器处的实际分布函数值计算所述激光发射器与目标物之间的距离的步骤进一步包括：
测量激光在所述激光接收器的接收屏上的功率；
判断所述功率是否超过预先设定的第一门限值；
当所述功率超过预先设定的第一门限值时，根据所述功率和所述接收屏的面积计算所述激光在所述激光接收器处的实际分布函数值；
判断所述激光源在具有不同旋转角度时发射的激光在激光接收器处的实际分布函数值是否近似相等，所述近似相等即为激光发射器发射的激光在激光接收器处的实际分布函数值的差值是否超过预先设定的第二门限值，所述第二门限值按照以下公式计算得到：
Figure FDA0002242512020000031
其中，PW1为首次扫描到大于第一门限值的实际分布函数值，PW2为第二次扫描到的大于第一门限值且与PW1近似相等的实际分布函数值，PWth为阈值精度，取10％；以及
当实际分布函数值近似相等时，激光接收器将向激光发射端反馈信息，通知激光发射器记录所述激光发射器发射激光时的旋转角度信息以及激光发射器发射激光时的发射方向信息；再以激光发射器和取得两次实际分布函数值近似相等时，激光发射器发射激光的发射方向为基础构建第一平面，激光发射器沿着经过激光源且与所述第一平面相垂直的第二平面发射扫描，并确定在该平面内在激光接收器的接收屏上的功率最大的位置点，此时激光器接收端将向激光器发射端反馈信息，通知发射端记录此时的角度信息；
根据在第二平面内功率最大的位置点的激光的理论分布函数与该激光在激光接收器处的实际分布函数值，在r＝0的条件下，计算激光发射器与目标物之间的距离；
根据如下公式计算所述距离；
BSF(r,L1)-BSF1＝0
其中，r为激光传输正方向的偏离值，BSF(r,L1)为最大功率点处的激光的理论分布函数，BSF1为最大功率点处的激光在所述激光接收器处的实际分布函数值，L1为所述距离。
4.根据权利要求3所述的用激光对目标物进行定位的方法，其特征是，
所述根据所述距离和所述旋转角度，计算目标物的位置坐标的步骤进一步包括：
按照如下公式计算目标物的位置坐标：
x＝L1*cos(θ1)
y＝L1*cos(θ2)
z＝L1*cos(θ3)
其中，(x,y,z)为目标物的坐标位置；θ1、θ2和θ3分别表示当定位到功率最大点的目标位置时，陀螺仪测量出的激光发射器发射激光时相对于x轴、y轴和z轴的旋转角度。
5.根据权利要求3所述的用激光对目标物进行定位的方法，其特征是，所述激光为窄束激光。
CN201710524626.6A 2017-06-30 2017-06-30 一种用激光对目标物进行定位的装置及方法 Active CN107300685B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710524626.6A CN107300685B (zh) 2017-06-30 2017-06-30 一种用激光对目标物进行定位的装置及方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710524626.6A CN107300685B (zh) 2017-06-30 2017-06-30 一种用激光对目标物进行定位的装置及方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107300685A CN107300685A (zh) 2017-10-27
CN107300685B true CN107300685B (zh) 2020-04-28

Family

ID=60135566

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710524626.6A Active CN107300685B (zh) 2017-06-30 2017-06-30 一种用激光对目标物进行定位的装置及方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107300685B (zh)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108037583B (zh) * 2017-12-01 2019-12-10 电子科技大学 一种激光全覆盖扫描方法
CN109738576A (zh) * 2018-12-31 2019-05-10 华测检测认证集团股份有限公司 多功能多通道自动化滴定装置
CN109580974A (zh) * 2018-12-31 2019-04-05 华测检测认证集团股份有限公司 快速置换的多通道自动化滴定装置
CN111397606A (zh) * 2019-01-02 2020-07-10 上海欧迅睿智能科技有限公司 一种基于卫星定位和激光测距的水面航行器目标定位方法
CN109709508B (zh) * 2019-01-17 2020-09-01 电子科技大学 一种基于传感器节点的光学aoa定位方法
CN110865335B (zh) * 2019-11-20 2021-12-28 武汉科技大学 一种室内定位系统及控制方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103389488A (zh) * 2013-07-30 2013-11-13 中国科学院深圳先进技术研究院 一种基于光强度的多光源室内定位装置与方法
CN103765848A (zh) * 2011-05-19 2014-04-30 高通股份有限公司 用于媒体访问控制替换的装置和方法
DE112012006682A5 (de) * 2011-03-14 2015-04-16 Faro Technologies Inc. Automatische Messung von Dimensionsdaten mit einem Lasertracker
CN206270484U (zh) * 2016-12-13 2017-06-20 中国计量大学 一种基于激光测距的浅水探测器定位装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE112012006682A5 (de) * 2011-03-14 2015-04-16 Faro Technologies Inc. Automatische Messung von Dimensionsdaten mit einem Lasertracker
CN103765848A (zh) * 2011-05-19 2014-04-30 高通股份有限公司 用于媒体访问控制替换的装置和方法
CN103389488A (zh) * 2013-07-30 2013-11-13 中国科学院深圳先进技术研究院 一种基于光强度的多光源室内定位装置与方法
CN206270484U (zh) * 2016-12-13 2017-06-20 中国计量大学 一种基于激光测距的浅水探测器定位装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN107300685A (zh) 2017-10-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107300685B (zh) 一种用激光对目标物进行定位的装置及方法
CN108955678B (zh) 一种深海运载器通信定位导航授时一体化方法及系统
EP0269283B1 (en) Position sensing apparatus
EP2424040A1 (en) Method and system for on-line adjusting angle of base station antenna
JP4518828B2 (ja) 計量用魚群探知機および計量用魚群探知方法
US9729233B2 (en) Communication device
CN107819187B (zh) 用于微波天线的对准装置、微波天线及对准方法
CN105717498A (zh) 激光测距仪俯仰角测量与校正系统及方法
US20160103237A1 (en) System and Method for Accurate Positioning of Control Devices for Instrumented Cables
RU2629916C1 (ru) Способ и устройство определения начальных координат автономного необитаемого подводного аппарата
KR20190114343A (ko) 라이다 스캐닝 장치
CN110687545B (zh) 一种高精度激光雷达系统
WO2020113391A1 (zh) 航向的确定方法、设备、存储介质和可移动平台
CN115949094B (zh) 一种沉管隧道安装测控系统
KR101866202B1 (ko) 압력 센서 및 전자기파 신호 발생 노드 어레이를 통한 3차원 수중 위치 추정 방법
CN114199224A (zh) 水下机器人的定位系统、定位方法及水下机器人组件
CN107144832B (zh) 一种用激光对目标物进行定位的装置及方法
CN112455267A (zh) 一种自主机器人水下无线充电方法以及水下自主机器人
CN111707984A (zh) 一种水下目标测距定向搜寻系统
CN113376646B (zh) 一种激光测距与通信一体化激光雷达
CN206300636U (zh) 一种具有测距功能的经纬仪
RU2480790C1 (ru) Способ определения местоположения измеренных глубин звуковыми сигналами
JP2018170647A (ja) 空間光伝送装置
CN107144833B (zh) 一种用激光对目标物进行定位的装置及方法
CN210720726U (zh) 电子式自动测距仪

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant