CN107389024B - 一种获取室内标志物地理方位角的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种获取室内标志物地理方位角的方法，包括：在室外固定安装第1标志物位置传感器，在室内等高度固定安装第2标志物位置传感器；在室内固定安装自动化激光经纬仪；第2标志物方位度盘值D0与第1标志物方位度盘值N0的差值，乘以角秒与读盘刻度的换算系数，即为第2标志物位置传感器相对于第1标志物位置传感器的标志物方位夹角，该标志物方位夹角引入第1标志物位置传感器的地理方位角后，便可以得到第2标志物位置传感器的地理方位角。优点为：从多个设计角度考虑，全面提高了室内标志物地理方位角的测量精度，因此，可有效的将标志物引入室内，并精确测量得到室内标志物的地理方位角，从而实现相关的地磁参数测量。

Description

一种获取室内标志物地理方位角的方法
技术领域
本发明属于室内定位技术领域，具体涉及一种获取室内标志物地理方位角的方法。
背景技术
标志物地理方位角，是标志物与地理北之间的夹角，标志物地理方位角的精确测量，是保证绝对地磁测量精度的基础。现有技术中，标志物为固定在室外的水泥墩，主要采用高精度差分GPS或者天文经纬仪来获得标志物地理方位角。
然而，在实现本发明的过程中，发明人发现，将标志物设置于室外时，在绝对地磁测量时，容易受到雨、雾等天气或夜晚等光线差等因素影响，进而导致无法测量绝对地磁参数。但是，如果将标志物引入室内，由于房屋遮挡，室内GPS信号非常弱，又无法采用高精度差分GPS或天文经纬仪来获得室内标志物的地理方位角。可见，如何有效解决上述问题，是目前迫切的事情。
发明内容
针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种获取室内标志物地理方位角的方法，可有效解决上述问题。
本发明采用的技术方案如下：
本发明提供一种获取室内标志物地理方位角的方法，包括以下步骤：
步骤1，在室外固定安装第1标志物位置传感器，在室内等高度固定安装第2标志物位置传感器；其中，第1标志物位置传感器相对于被测仪器墩的地理方位角通过室外差分GPS或者天文经纬仪获得，为已知值；
所述第1标志物位置传感器和所述第2标志物位置传感器的结构相同，均为一种实现同一个PSD传感器对两路不同高度入射激光进行方位测量的传感器，包括：外壳体(4.1)、分束镜(4.2)、反射镜(4.3)和PSD位置传感器(4.4)；所述分束镜(4.2)呈45度角倾斜固定于所述外壳体(4.1)的内部；在所述分束镜(4.2)的透射光路上，固定安装所述PSD位置传感器(4.4)；所述反射镜(4.3)位于所述分束镜(4.2)的正下方，所述反射镜(4.3)的反射面与所述分束镜(4.2)的分光面平行设置；
步骤2，在室内固定安装自动化激光经纬仪，所述自动化激光经纬仪包括支撑底座(1)、水平旋转单元(2)、垂直旋转单元(3)和激光器(5)；
所述垂直旋转单元(3)用于使所述激光器(5)在垂直空间中旋转并自动记录旋转角度值，所述垂直旋转单元(3)包括垂直旋转驱动电机以及用于记录垂直旋转度数的横轴码盘(3.1)；所述水平旋转单元(2)用于使所述激光器(5)在水平空间中旋转并自动记录旋转角度值，所述水平旋转单元(2)包括水平旋转驱动电机以及用于记录水平旋转度数的竖轴码盘(2.1)；
在仪器架设过程中，根据激光器(5)发出的激光光斑高度，调整所述第1标志物位置传感器和所述第2标志物位置传感器的窗口高度，使激光器(5)发出的激光光斑高度、所述第1标志物位置传感器的窗口高度和所述第2标志物位置传感器的窗口高度均相同；
步骤3，对准第1标志物位置传感器的过程，包括：
步骤3.1，第1次正向正镜测量，包括：
步骤3.1.1，使激光器(5)平行布置于望远镜(6)的上方，并使横轴码盘(3.1)位于激光器(5)以北；
步骤3.1.2，总控制器打开激光器(5)，同时，总控制器对水平旋转单元进行控制，从而使激光器(5)在水平空间旋转，激光器(5)发射出的水平激光逼近第1标志物位置传感器的感应窗口；
步骤3.1.3，总控制器继续控制水平旋转单元转动，并使激光器发射出的激光经第1标志物位置传感器的分束镜的透射作用后，水平入射到第1标志物位置传感器的感应窗口边缘，从而使数据采集器采集到感应电压；然后，总控制器控制水平旋转单元继续旋转；由于激光在第1标志物位置传感器的感应窗口的不同位置对应不同的感应电压，当数据采集器采集到指定感应电压时，即表示水平旋转单元旋转到了指定方位并对准第1标志物位置传感器，此时，总控制器控制水平旋转单元停止转动，并得到此时激光器的精确方位，记录此时刻竖轴码盘(2.1)的码盘刻度值N1，由此完成第1次正向正镜测量；
步骤3.2，第2次正向倒镜测量，包括：
步骤3.2.1，总控制器对垂直旋转单元进行控制，从而带动激光器(5)在垂直空间旋转180°，使激光器(5)平行布置于望远镜(6)的下方，并使横轴码盘(3.1)位于激光器(5)以北；然后锁死垂直旋转单元；
步骤3.2.2，然后，总控制器再次对水平旋转单元进行控制，从而使水平旋转单元转动，并使激光器(5)发射出的水平激光经过第1标志物位置传感器的反射镜向上反射作用、再经过第1标志物位置传感器的分束镜的反射作用后，入射到第1标志物位置传感器的感应窗口边缘，从而使数据采集器采集到感应电压；然后，总控制器控制水平旋转单元继续旋转；由于激光在第1标志物位置传感器的感应窗口的不同位置对应不同的感应电压，当数据采集器采集到指定感应电压时，即表示水平旋转单元旋转到了指定方位，此时，总控制器控制水平旋转单元停止转动，主控制器得到此时激光器的精确方位，记录此时刻竖轴码盘(2.1)的码盘刻度值N2，由此完成第2次正向倒镜测量；
步骤3.3，第3次反向正镜测量，包括：
步骤3.3.1，使激光器(5)平行布置于望远镜(6)的上方，并使横轴码盘(3.1)位于激光器(5)以南；
步骤3.3.2，总控制器打开激光器(5)，同时，总控制器对水平旋转单元进行控制，从而使激光器(5)在水平空间旋转，激光器(5)发射出的水平激光逼近第1标志物位置传感器的感应窗口；
步骤3.3.3，总控制器继续控制水平旋转单元转动，并使激光器发射出的激光经第1标志物位置传感器的分束镜的透射作用后，水平入射到第1标志物位置传感器的感应窗口边缘，从而使数据采集器采集到感应电压；然后，总控制器控制水平旋转单元继续旋转；由于激光在第1标志物位置传感器的感应窗口的不同位置对应不同的感应电压，当数据采集器采集到指定感应电压时，即表示水平旋转单元旋转到了指定方位并对准第1标志物位置传感器，此时，总控制器控制水平旋转单元停止转动，并得到此时激光器的精确方位，记录此时刻竖轴码盘(2.1)的码盘刻度值N3，由此完成第3次反向正镜测量；
步骤3.4，第4次反向倒镜测量，包括：
步骤3.4.1，使激光器(5)平行布置于望远镜(6)的下方，并使横轴码盘(3.1)位于激光器(5)以南；
步骤3.4.2，然后，总控制器再次对水平旋转单元进行控制，从而使水平旋转单元转动，并使激光器(5)发射出的水平激光经过第1标志物位置传感器的反射镜向上反射作用、再经过第1标志物位置传感器的分束镜的反射作用后，入射到第1标志物位置传感器的感应窗口边缘，从而使数据采集器采集到感应电压；然后，总控制器控制水平旋转单元继续旋转；由于激光在第1标志物位置传感器的感应窗口的不同位置对应不同的感应电压，当数据采集器采集到指定感应电压时，即表示水平旋转单元旋转到了指定方位，此时，总控制器控制水平旋转单元停止转动，主控制器得到此时激光器的精确方位，记录此时刻竖轴码盘(2.1)的码盘刻度值N4，由此完成第4次反向倒镜测量；
步骤3.5，N1、N2、N3和N4求均值，即为第1标志物方位度盘值N0；
步骤4，对准第2标志物位置传感器的过程，包括：
步骤4.1，第1次正向正镜测量，包括：
步骤4.1.1，使激光器(5)平行布置于望远镜(6)的上方，并使横轴码盘(3.1)位于激光器(5)以北；
步骤4.1.2，总控制器对水平旋转单元进行控制，从而使激光器(5)在水平空间旋转，激光器(5)发射出的水平激光逼近第2标志物位置传感器的感应窗口；
步骤4.1.3，总控制器继续控制水平旋转单元转动，并使激光器发射出的激光经第2标志物位置传感器的分束镜的透射作用后，水平入射到第2标志物位置传感器的感应窗口边缘，从而使数据采集器采集到感应电压；然后，总控制器控制水平旋转单元继续旋转；由于激光在第2标志物位置传感器的感应窗口的不同位置对应不同的感应电压，当数据采集器采集到指定感应电压时，即表示水平旋转单元旋转到了指定方位并对准第2标志物位置传感器，此时，总控制器控制水平旋转单元停止转动，并得到此时激光器的精确方位，记录此时刻竖轴码盘(2.1)的码盘刻度值D1，由此完成第1次正向正镜测量；
步骤4.2，第2次正向倒镜测量，包括：
步骤4.2.1，总控制器对垂直旋转单元进行控制，从而带动激光器(5)在垂直空间旋转180°，使激光器(5)平行布置于望远镜(6)的下方，并使横轴码盘(3.1)位于激光器(5)以北；然后锁死垂直旋转单元；
步骤4.2.2，然后，总控制器再次对水平旋转单元进行控制，从而使水平旋转单元转动，并使激光器(5)发射出的水平激光经过第2标志物位置传感器的反射镜向上反射作用、再经过第2标志物位置传感器的分束镜的反射作用后，入射到第2标志物位置传感器的感应窗口边缘，从而使数据采集器采集到感应电压；然后，总控制器控制水平旋转单元继续旋转；由于激光在第2标志物位置传感器的感应窗口的不同位置对应不同的感应电压，当数据采集器采集到指定感应电压时，即表示水平旋转单元旋转到了指定方位，此时，总控制器控制水平旋转单元停止转动，主控制器得到此时激光器的精确方位，记录此时刻竖轴码盘(2.1)的码盘刻度值D2，由此完成第2次正向倒镜测量；
步骤4.3，第3次反向正镜测量，包括：
步骤4.3.1，使激光器(5)平行布置于望远镜(6)的上方，并使横轴码盘(3.1)位于激光器(5)以南；
步骤4.3.2，总控制器打开激光器(5)，同时，总控制器对水平旋转单元进行控制，从而使激光器(5)在水平空间旋转，激光器(5)发射出的水平激光逼近第1标志物位置传感器的感应窗口；
步骤4.3.3，总控制器继续控制水平旋转单元转动，并使激光器发射出的激光经第2标志物位置传感器的分束镜的透射作用后，水平入射到第2标志物位置传感器的感应窗口边缘，从而使数据采集器采集到感应电压；然后，总控制器控制水平旋转单元继续旋转；由于激光在第2标志物位置传感器的感应窗口的不同位置对应不同的感应电压，当数据采集器采集到指定感应电压时，即表示水平旋转单元旋转到了指定方位并对准第2标志物位置传感器，此时，总控制器控制水平旋转单元停止转动，并得到此时激光器的精确方位，记录此时刻竖轴码盘(2.1)的码盘刻度值D3，由此完成第3次反向正镜测量；
步骤4.4，第4次反向倒镜测量，包括：
步骤4.4.1，使激光器(5)平行布置于望远镜(6)的下方，并使横轴码盘(3.1)位于激光器(5)以南；
步骤4.4.2，然后，总控制器再次对水平旋转单元进行控制，从而使水平旋转单元转动，并使激光器(5)发射出的水平激光经过第2标志物位置传感器的反射镜向上反射作用、再经过第2标志物位置传感器的分束镜的反射作用后，入射到第2标志物位置传感器的感应窗口边缘，从而使数据采集器采集到感应电压；然后，总控制器控制水平旋转单元继续旋转；由于激光在第2标志物位置传感器的感应窗口的不同位置对应不同的感应电压，当数据采集器采集到指定感应电压时，即表示水平旋转单元旋转到了指定方位，此时，总控制器控制水平旋转单元停止转动，主控制器得到此时激光器的精确方位，记录此时刻竖轴码盘(2.1)的码盘刻度值D4，由此完成第4次反向倒镜测量；
步骤4.5，D1、D2、D3和D4求均值，即为第2标志物方位度盘值D0；
步骤5，第2标志物方位度盘值D0与第1标志物方位度盘值N0的差值，乘以角秒与读盘刻度的换算系数，即为第2标志物位置传感器相对于第1标志物位置传感器的标志物方位夹角，该标志物方位夹角引入第1标志物位置传感器的地理方位角后，便可以得到第2标志物位置传感器的地理方位角。
本发明提供的一种获取室内标志物地理方位角的方法具有以下优点：
本发明从多个设计角度考虑，全面提高了室内标志物地理方位角的测量精度，因此，可有效的将标志物引入室内，并精确测量得到室内标志物的地理方位角，从而实现相关的地磁参数测量。
附图说明
图1为本发明提供的获取室内标志物方位角的方法的原理示意图；
图2为本发明提供的自动化激光经纬仪的结构示意图；
图3为本发明提供的标志物位置传感器的外部结构示意图；
图4为本发明提供的标志物位置传感器的内部结构示意图；
图5为标志物位置传感器对第1高度入射激光方位的测量原理图；
图6为标志物位置传感器对第2高度入射激光方位的测量原理图。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供一种获取室内标志物地理方位角的方法，参考附图，包括以下步骤：
步骤1，在室外固定安装第1标志物位置传感器，即图1中PSD1，在室内等高度固定安装第2标志物位置传感器，即图1中PSD2；其中，第1标志物位置传感器相对于被测仪器墩的地理方位角通过室外差分GPS或者天文经纬仪获得，为已知值，即：第1标志物位置传感器的地理方位角为已知值，在图1中，α即为第1标志物位置传感器的地理方位角；
第1标志物位置传感器和第2标志物位置传感器的结构相同，均为一种实现同一个PSD传感器对两路不同高度入射激光进行方位测量的传感器，参考图3-图4，包括：外壳体4.1、分束镜4.2、反射镜4.3和PSD位置传感器4.4；分束镜4.2呈45度角倾斜固定于外壳体4.1的内部；在分束镜4.2的透射光路上，固定安装PSD位置传感器4.4；反射镜4.3位于分束镜4.2的正下方，反射镜4.3的反射面与分束镜4.2的分光面平行设置；
本发明提供的标志物位置传感器，巧妙的实现了同一位置的PSD传感器对两路不同高度入射激光的方位测量，从而降低了正倒镜对准标志物时的测量误差，进而提高了室内标志物地理方位角的精度。
下面介绍一种具体的标志物位置传感器的结构：
传统的方案中，在进行正向正镜对准、正向倒镜对准、反向正镜对准和反向倒镜对准标志物时，具有以下不足：1需要安装两个PSD位置传感器，加大了安装成本；2上下两个PSD位置传感器需保证完全平行同轴心，否则会引入对准标志物的误差，因此，对安装精确非常严格；3即使是购买完全相同型号的PSD位置传感器，但由于两个PSD位置传感器的性能不可能完全相同，因此，仍然会由于两个PSD位置传感器存在的差异而增加测量误差。
基于此，本发明结构为：外壳体4.1为前端开口的空腔结构；分束镜4.2倾斜固定于外壳体4.1的内部，具体的，分束镜4.2可以通过分束镜支撑框架4.6，固定于外壳体4.1的内腔。
并且，分束镜4.2的分光面与轴线呈45度夹角；分束镜4.2的分光面的中心线为中心线A，中心线A与外壳体4.1的前端开口连通；在外壳体4.1的后端内壁且位于分束镜4.2的通过中心线A的透射光路上，固定安装PSD位置传感器4.4；PSD位置传感器4.4的感光面前方还可固定安装有滤光片4.5。在外壳体4.1的顶部且位于分束镜4.2的通过中心线A的反射光路上，开设有透光孔4.7。
反射镜4.3倾斜固定于外壳体4.1的底壁，反射镜4.3的反射面与分束镜4.2的分光面平行设置，并且，反射镜4.3的反射面中心线为中心线B，中心线B位于中心线A的正下方，因此，水平入射到反射镜4.3的中心线B的激光，经反射镜4.3向上反射作用后，垂直入射到分束镜4.2的中心线A的位置，再经分束镜4.2的反射后，水平入射到PSD位置传感器4.4，由PSD位置传感器4.4检测最初入射激光在水平面的方位。
当然，实际应用中，为适应不同的使用场景，可设计为反射镜到分束镜的垂直距离可调节的结构，由此实现对不同高度差的两路激光光束的方位测量。
具体的，当采用正镜对准激光标志时，如图5所示，激光器位于望远镜的上方，此时，激光器发射出的激光光束直接入射到分束镜4.2的中心线A，经分束镜4.2透射后的激光光束投射到PSD位置传感器4.4，因此，PSD位置传感器检测到激光器发射出的激光光束的方位。
当采用反镜对准激光标志时，横轴转动，使激光器位于望远镜的下方，如图6所示，因此，激光器发射出的激光光束入射到反射镜，经反射镜向上反射作用后，垂直入射到分束镜的中心线A的位置，再经分束镜的反射后，水平入射到PSD位置传感器，因此，PSD位置传感器检测到激光器发射出的激光光束的方位。
由此可见，通过本发明提供的基于PSD位置传感器的位置测量装置，通过简单的结构，巧妙的实现了同一位置的PSD传感器对两路不同高度入射激光的方位测量，从而提高了测量精度。
步骤2，在室内固定安装自动化激光经纬仪，自动化激光经纬仪包括支撑底座1、水平旋转单元2、垂直旋转单元3和激光器5；
垂直旋转单元3用于使激光器5在垂直空间中旋转并自动记录旋转角度值，垂直旋转单元3包括垂直旋转驱动电机以及用于记录垂直旋转度数的横轴码盘3.1；水平旋转单元2用于使激光器5在水平空间中旋转并自动记录旋转角度值，水平旋转单元2包括水平旋转驱动电机以及用于记录水平旋转度数的竖轴码盘2.1；
在仪器架设过程中，根据激光器5发出的激光光斑高度，调整第1标志物位置传感器和第2标志物位置传感器的窗口高度，使激光器5发出的激光光斑高度、第1标志物位置传感器的窗口高度和第2标志物位置传感器的窗口高度均相同；
步骤3，对准第1标志物位置传感器的过程，包括：
步骤3.1，第1次正向正镜测量，包括：
步骤3.1.1，使激光器5平行布置于望远镜6的上方，并使横轴码盘3.1位于激光器5以北；
步骤3.1.2，总控制器打开激光器5，同时，总控制器对水平旋转单元进行控制，从而使激光器5在水平空间旋转，激光器5发射出的水平激光逼近第1标志物位置传感器的感应窗口；
步骤3.1.3，总控制器继续控制水平旋转单元转动，并使激光器发射出的激光经第1标志物位置传感器的分束镜的透射作用后，水平入射到第1标志物位置传感器的感应窗口边缘，从而使数据采集器采集到感应电压；然后，总控制器控制水平旋转单元继续旋转；由于激光在第1标志物位置传感器的感应窗口的不同位置对应不同的感应电压，当数据采集器采集到指定感应电压时，即表示水平旋转单元旋转到了指定方位并对准第1标志物位置传感器，此时，总控制器控制水平旋转单元停止转动，并得到此时激光器的精确方位，记录此时刻竖轴码盘2.1的码盘刻度值N1，由此完成第1次正向正镜测量；
步骤3.2，第2次正向倒镜测量，包括：
步骤3.2.1，总控制器对垂直旋转单元进行控制，从而带动激光器5在垂直空间旋转180°，使激光器5平行布置于望远镜6的下方，并使横轴码盘3.1位于激光器5以北；然后锁死垂直旋转单元；
步骤3.2.2，然后，总控制器再次对水平旋转单元进行控制，从而使水平旋转单元转动，并使激光器5发射出的水平激光经过第1标志物位置传感器的反射镜向上反射作用、再经过第1标志物位置传感器的分束镜的反射作用后，入射到第1标志物位置传感器的感应窗口边缘，从而使数据采集器采集到感应电压；然后，总控制器控制水平旋转单元继续旋转；由于激光在第1标志物位置传感器的感应窗口的不同位置对应不同的感应电压，当数据采集器采集到指定感应电压时，即表示水平旋转单元旋转到了指定方位，此时，总控制器控制水平旋转单元停止转动，主控制器得到此时激光器的精确方位，记录此时刻竖轴码盘2.1的码盘刻度值N2，由此完成第2次正向倒镜测量；
步骤3.3，第3次反向正镜测量，包括：
步骤3.3.1，使激光器5平行布置于望远镜6的上方，并使横轴码盘3.1位于激光器5以南；
步骤3.3.2，总控制器打开激光器5，同时，总控制器对水平旋转单元进行控制，从而使激光器5在水平空间旋转，激光器5发射出的水平激光逼近第1标志物位置传感器的感应窗口；
步骤3.3.3，总控制器继续控制水平旋转单元转动，并使激光器发射出的激光经第1标志物位置传感器的分束镜的透射作用后，水平入射到第1标志物位置传感器的感应窗口边缘，从而使数据采集器采集到感应电压；然后，总控制器控制水平旋转单元继续旋转；由于激光在第1标志物位置传感器的感应窗口的不同位置对应不同的感应电压，当数据采集器采集到指定感应电压时，即表示水平旋转单元旋转到了指定方位并对准第1标志物位置传感器，此时，总控制器控制水平旋转单元停止转动，并得到此时激光器的精确方位，记录此时刻竖轴码盘2.1的码盘刻度值N3，由此完成第3次反向正镜测量；
步骤3.4，第4次反向倒镜测量，包括：
步骤3.4.1，使激光器5平行布置于望远镜6的下方，并使横轴码盘3.1位于激光器5以南；
步骤3.4.2，然后，总控制器再次对水平旋转单元进行控制，从而使水平旋转单元转动，并使激光器5发射出的水平激光经过第1标志物位置传感器的反射镜向上反射作用、再经过第1标志物位置传感器的分束镜的反射作用后，入射到第1标志物位置传感器的感应窗口边缘，从而使数据采集器采集到感应电压；然后，总控制器控制水平旋转单元继续旋转；由于激光在第1标志物位置传感器的感应窗口的不同位置对应不同的感应电压，当数据采集器采集到指定感应电压时，即表示水平旋转单元旋转到了指定方位，此时，总控制器控制水平旋转单元停止转动，主控制器得到此时激光器的精确方位，记录此时刻竖轴码盘2.1的码盘刻度值N4，由此完成第4次反向倒镜测量；
步骤3.5，N1、N2、N3和N4求均值，即为第1标志物方位度盘值N0；
步骤4，对准第2标志物位置传感器的过程，包括：
步骤4.1，第1次正向正镜测量，包括：
步骤4.1.1，使激光器5平行布置于望远镜6的上方，并使横轴码盘3.1位于激光器5以北；
步骤4.1.2，总控制器对水平旋转单元进行控制，从而使激光器5在水平空间旋转，激光器5发射出的水平激光逼近第2标志物位置传感器的感应窗口；
步骤4.1.3，总控制器继续控制水平旋转单元转动，并使激光器发射出的激光经第2标志物位置传感器的分束镜的透射作用后，水平入射到第2标志物位置传感器的感应窗口边缘，从而使数据采集器采集到感应电压；然后，总控制器控制水平旋转单元继续旋转；由于激光在第2标志物位置传感器的感应窗口的不同位置对应不同的感应电压，当数据采集器采集到指定感应电压时，即表示水平旋转单元旋转到了指定方位并对准第2标志物位置传感器，此时，总控制器控制水平旋转单元停止转动，并得到此时激光器的精确方位，记录此时刻竖轴码盘2.1的码盘刻度值D1，由此完成第1次正向正镜测量；
步骤4.2，第2次正向倒镜测量，包括：
步骤4.2.1，总控制器对垂直旋转单元进行控制，从而带动激光器5在垂直空间旋转180°，使激光器5平行布置于望远镜6的下方，并使横轴码盘3.1位于激光器5以北；然后锁死垂直旋转单元；
步骤4.2.2，然后，总控制器再次对水平旋转单元进行控制，从而使水平旋转单元转动，并使激光器5发射出的水平激光经过第2标志物位置传感器的反射镜向上反射作用、再经过第2标志物位置传感器的分束镜的反射作用后，入射到第2标志物位置传感器的感应窗口边缘，从而使数据采集器采集到感应电压；然后，总控制器控制水平旋转单元继续旋转；由于激光在第2标志物位置传感器的感应窗口的不同位置对应不同的感应电压，当数据采集器采集到指定感应电压时，即表示水平旋转单元旋转到了指定方位，此时，总控制器控制水平旋转单元停止转动，主控制器得到此时激光器的精确方位，记录此时刻竖轴码盘2.1的码盘刻度值D2，由此完成第2次正向倒镜测量；
步骤4.3，第3次反向正镜测量，包括：
步骤4.3.1，使激光器5平行布置于望远镜6的上方，并使横轴码盘3.1位于激光器5以南；
步骤4.3.2，总控制器打开激光器5，同时，总控制器对水平旋转单元进行控制，从而使激光器5在水平空间旋转，激光器5发射出的水平激光逼近第1标志物位置传感器的感应窗口；
步骤4.3.3，总控制器继续控制水平旋转单元转动，并使激光器发射出的激光经第2标志物位置传感器的分束镜的透射作用后，水平入射到第2标志物位置传感器的感应窗口边缘，从而使数据采集器采集到感应电压；然后，总控制器控制水平旋转单元继续旋转；由于激光在第2标志物位置传感器的感应窗口的不同位置对应不同的感应电压，当数据采集器采集到指定感应电压时，即表示水平旋转单元旋转到了指定方位并对准第2标志物位置传感器，此时，总控制器控制水平旋转单元停止转动，并得到此时激光器的精确方位，记录此时刻竖轴码盘2.1的码盘刻度值D3，由此完成第3次反向正镜测量；
步骤4.4，第4次反向倒镜测量，包括：
步骤4.4.1，使激光器5平行布置于望远镜6的下方，并使横轴码盘3.1位于激光器5以南；
步骤4.4.2，然后，总控制器再次对水平旋转单元进行控制，从而使水平旋转单元转动，并使激光器5发射出的水平激光经过第2标志物位置传感器的反射镜向上反射作用、再经过第2标志物位置传感器的分束镜的反射作用后，入射到第2标志物位置传感器的感应窗口边缘，从而使数据采集器采集到感应电压；然后，总控制器控制水平旋转单元继续旋转；由于激光在第2标志物位置传感器的感应窗口的不同位置对应不同的感应电压，当数据采集器采集到指定感应电压时，即表示水平旋转单元旋转到了指定方位，此时，总控制器控制水平旋转单元停止转动，主控制器得到此时激光器的精确方位，记录此时刻竖轴码盘2.1的码盘刻度值D4，由此完成第4次反向倒镜测量；
步骤4.5，D1、D2、D3和D4求均值，即为第2标志物方位度盘值D0；
步骤5，第2标志物方位度盘值D0与第1标志物方位度盘值N0的差值，乘以角秒与读盘刻度的换算系数，即为第2标志物位置传感器相对于第1标志物位置传感器的标志物方位夹角，即图1中的角β，该标志物方位夹角引入第1标志物位置传感器的地理方位角后，便可以得到第2标志物位置传感器的地理方位角。在图1所示布置方式下，第2标志物位置传感器的地理方位角＝β-α。
本发明提供的获取室内标志物地理方位角的方法，虽然在获取室内标志物地理方位角的过程中，需要依整于室外标志物，但是，一旦成功获取到室内标志物地理方位角后，即可以在室内，基于室内标志物进行各类地磁参数测量过程，因此，解决了传统方案在室外布置标志物时，由于雨、雾等天气或夜晚等光线差等因素而导致的无法测量绝对地磁参数的问题；又由于本发明在获取室内标志物地理方位角的过程中，完全不需要借助于GPS，因此，解决了传统在室内布置标志物时，由于GPS信号弱而导致的无法获得高精度室内标志物地理方位角的不足。
本发明提供的一种获取室内标志物地理方位角的方法具有以下优点：
(1)采用正向正镜对准、正向倒镜对准、反向正镜对准和反向倒镜对准共四次对准标志物的方式，从而全面消除自动化激光经纬仪的机构误差，保证室内标志物地理方位角的测量精度；
(2)采用激光器对准标志物的方式，可有效保证对准标志物的精确度，从而保证室内标志物地理方位角的测量精度；
(3)设计了一种特殊结构的标志物位置传感器，可巧妙的实现了同一位置的PSD传感器对两路不同高度入射激光的方位测量，从而降低了正倒镜对准标志物时的测量误差，提高室内标志物地理方位角的测量精度。
(4)由于本发明从多个设计角度考虑，全面提高了室内标志物地理方位角的测量精度，因此，可有效的将标志物引入室内，并精确测量得到室内标志物的地理方位角，从而实现相关的地磁参数测量。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种获取室内标志物地理方位角的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，在室外固定安装第1标志物位置传感器，在室内等高度固定安装第2标志物位置传感器；其中，第1标志物位置传感器相对于被测仪器墩的地理方位角通过室外差分GPS或者天文经纬仪获得，为已知值；
所述第1标志物位置传感器和所述第2标志物位置传感器的结构相同，均为一种实现同一个PSD传感器对两路不同高度入射激光进行方位测量的传感器，包括：外壳体(4.1)、分束镜(4.2)、反射镜(4.3)和PSD位置传感器(4.4)；所述分束镜(4.2)呈45度角倾斜固定于所述外壳体(4.1)的内部；在所述分束镜(4.2)的透射光路上，固定安装所述PSD位置传感器(4.4)；所述反射镜(4.3)位于所述分束镜(4.2)的正下方，所述反射镜(4.3)的反射面与所述分束镜(4.2)的分光面平行设置；
步骤2，在室内固定安装自动化激光经纬仪，所述自动化激光经纬仪包括支撑底座(1)、水平旋转单元(2)、垂直旋转单元(3)和激光器(5)；
所述垂直旋转单元(3)用于使所述激光器(5)在垂直空间中旋转并自动记录旋转角度值，所述垂直旋转单元(3)包括垂直旋转驱动电机以及用于记录垂直旋转度数的横轴码盘(3.1)；所述水平旋转单元(2)用于使所述激光器(5)在水平空间中旋转并自动记录旋转角度值，所述水平旋转单元(2)包括水平旋转驱动电机以及用于记录水平旋转度数的竖轴码盘(2.1)；
在仪器架设过程中，根据激光器(5)发出的激光光斑高度，调整所述第1标志物位置传感器和所述第2标志物位置传感器的窗口高度，使激光器(5)发出的激光光斑高度、所述第1标志物位置传感器的窗口高度和所述第2标志物位置传感器的窗口高度均相同；
步骤3，对准第1标志物位置传感器的过程，包括：
步骤3.1，第1次正向正镜测量，包括：
步骤3.1.1，使激光器(5)平行布置于望远镜(6)的上方，并使横轴码盘(3.1)位于激光器(5)以北；
步骤3.1.2，总控制器打开激光器(5)，同时，总控制器对水平旋转单元进行控制，从而使激光器(5)在水平空间旋转，激光器(5)发射出的水平激光逼近第1标志物位置传感器的感应窗口；
步骤3.1.3，总控制器继续控制水平旋转单元转动，并使激光器发射出的激光经第1标志物位置传感器的分束镜的透射作用后，水平入射到第1标志物位置传感器的感应窗口边缘，从而使数据采集器采集到感应电压；然后，总控制器控制水平旋转单元继续旋转；由于激光在第1标志物位置传感器的感应窗口的不同位置对应不同的感应电压，当数据采集器采集到指定感应电压时，即表示水平旋转单元旋转到了指定方位并对准第1标志物位置传感器，此时，总控制器控制水平旋转单元停止转动，并得到此时激光器的精确方位，记录此时刻竖轴码盘(2.1)的码盘刻度值N1，由此完成第1次正向正镜测量；
步骤3.2，第2次正向倒镜测量，包括：
步骤3.2.1，总控制器对垂直旋转单元进行控制，从而带动激光器(5)在垂直空间旋转180°，使激光器(5)平行布置于望远镜(6)的下方，并使横轴码盘(3.1)位于激光器(5)以北；然后锁死垂直旋转单元；
步骤3.2.2，然后，总控制器再次对水平旋转单元进行控制，从而使水平旋转单元转动，并使激光器(5)发射出的水平激光经过第1标志物位置传感器的反射镜向上反射作用、再经过第1标志物位置传感器的分束镜的反射作用后，入射到第1标志物位置传感器的感应窗口边缘，从而使数据采集器采集到感应电压；然后，总控制器控制水平旋转单元继续旋转；由于激光在第1标志物位置传感器的感应窗口的不同位置对应不同的感应电压，当数据采集器采集到指定感应电压时，即表示水平旋转单元旋转到了指定方位，此时，总控制器控制水平旋转单元停止转动，主控制器得到此时激光器的精确方位，记录此时刻竖轴码盘(2.1)的码盘刻度值N2，由此完成第2次正向倒镜测量；
步骤3.3，第3次反向正镜测量，包括：
步骤3.3.1，使激光器(5)平行布置于望远镜(6)的上方，并使横轴码盘(3.1)位于激光器(5)以南；
步骤3.3.2，总控制器打开激光器(5)，同时，总控制器对水平旋转单元进行控制，从而使激光器(5)在水平空间旋转，激光器(5)发射出的水平激光逼近第1标志物位置传感器的感应窗口；
步骤3.3.3，总控制器继续控制水平旋转单元转动，并使激光器发射出的激光经第1标志物位置传感器的分束镜的透射作用后，水平入射到第1标志物位置传感器的感应窗口边缘，从而使数据采集器采集到感应电压；然后，总控制器控制水平旋转单元继续旋转；由于激光在第1标志物位置传感器的感应窗口的不同位置对应不同的感应电压，当数据采集器采集到指定感应电压时，即表示水平旋转单元旋转到了指定方位并对准第1标志物位置传感器，此时，总控制器控制水平旋转单元停止转动，并得到此时激光器的精确方位，记录此时刻竖轴码盘(2.1)的码盘刻度值N3，由此完成第3次反向正镜测量；
步骤3.4，第4次反向倒镜测量，包括：
步骤3.4.1，使激光器(5)平行布置于望远镜(6)的下方，并使横轴码盘(3.1)位于激光器(5)以南；
步骤3.4.2，然后，总控制器再次对水平旋转单元进行控制，从而使水平旋转单元转动，并使激光器(5)发射出的水平激光经过第1标志物位置传感器的反射镜向上反射作用、再经过第1标志物位置传感器的分束镜的反射作用后，入射到第1标志物位置传感器的感应窗口边缘，从而使数据采集器采集到感应电压；然后，总控制器控制水平旋转单元继续旋转；由于激光在第1标志物位置传感器的感应窗口的不同位置对应不同的感应电压，当数据采集器采集到指定感应电压时，即表示水平旋转单元旋转到了指定方位，此时，总控制器控制水平旋转单元停止转动，主控制器得到此时激光器的精确方位，记录此时刻竖轴码盘(2.1)的码盘刻度值N4，由此完成第4次反向倒镜测量；
步骤3.5，N1、N2、N3和N4求均值，即为第1标志物方位度盘值N0；
步骤4，对准第2标志物位置传感器的过程，包括：
步骤4.1，第1次正向正镜测量，包括：
步骤4.1.1，使激光器(5)平行布置于望远镜(6)的上方，并使横轴码盘(3.1)位于激光器(5)以北；
步骤4.1.2，总控制器对水平旋转单元进行控制，从而使激光器(5)在水平空间旋转，激光器(5)发射出的水平激光逼近第2标志物位置传感器的感应窗口；
步骤4.1.3，总控制器继续控制水平旋转单元转动，并使激光器发射出的激光经第2标志物位置传感器的分束镜的透射作用后，水平入射到第2标志物位置传感器的感应窗口边缘，从而使数据采集器采集到感应电压；然后，总控制器控制水平旋转单元继续旋转；由于激光在第2标志物位置传感器的感应窗口的不同位置对应不同的感应电压，当数据采集器采集到指定感应电压时，即表示水平旋转单元旋转到了指定方位并对准第2标志物位置传感器，此时，总控制器控制水平旋转单元停止转动，并得到此时激光器的精确方位，记录此时刻竖轴码盘(2.1)的码盘刻度值D1，由此完成第1次正向正镜测量；
步骤4.2，第2次正向倒镜测量，包括：
步骤4.2.1，总控制器对垂直旋转单元进行控制，从而带动激光器(5)在垂直空间旋转180°，使激光器(5)平行布置于望远镜(6)的下方，并使横轴码盘(3.1)位于激光器(5)以北；然后锁死垂直旋转单元；
步骤4.2.2，然后，总控制器再次对水平旋转单元进行控制，从而使水平旋转单元转动，并使激光器(5)发射出的水平激光经过第2标志物位置传感器的反射镜向上反射作用、再经过第2标志物位置传感器的分束镜的反射作用后，入射到第2标志物位置传感器的感应窗口边缘，从而使数据采集器采集到感应电压；然后，总控制器控制水平旋转单元继续旋转；由于激光在第2标志物位置传感器的感应窗口的不同位置对应不同的感应电压，当数据采集器采集到指定感应电压时，即表示水平旋转单元旋转到了指定方位，此时，总控制器控制水平旋转单元停止转动，主控制器得到此时激光器的精确方位，记录此时刻竖轴码盘(2.1)的码盘刻度值D2，由此完成第2次正向倒镜测量；
步骤4.3，第3次反向正镜测量，包括：
步骤4.3.1，使激光器(5)平行布置于望远镜(6)的上方，并使横轴码盘(3.1)位于激光器(5)以南；
步骤4.3.2，总控制器打开激光器(5)，同时，总控制器对水平旋转单元进行控制，从而使激光器(5)在水平空间旋转，激光器(5)发射出的水平激光逼近第2标志物位置传感器的感应窗口；
步骤4.3.3，总控制器继续控制水平旋转单元转动，并使激光器发射出的激光经第2标志物位置传感器的分束镜的透射作用后，水平入射到第2标志物位置传感器的感应窗口边缘，从而使数据采集器采集到感应电压；然后，总控制器控制水平旋转单元继续旋转；由于激光在第2标志物位置传感器的感应窗口的不同位置对应不同的感应电压，当数据采集器采集到指定感应电压时，即表示水平旋转单元旋转到了指定方位并对准第2标志物位置传感器，此时，总控制器控制水平旋转单元停止转动，并得到此时激光器的精确方位，记录此时刻竖轴码盘(2.1)的码盘刻度值D3，由此完成第3次反向正镜测量；
步骤4.4，第4次反向倒镜测量，包括：
步骤4.4.1，使激光器(5)平行布置于望远镜(6)的下方，并使横轴码盘(3.1)位于激光器(5)以南；
步骤4.4.2，然后，总控制器再次对水平旋转单元进行控制，从而使水平旋转单元转动，并使激光器(5)发射出的水平激光经过第2标志物位置传感器的反射镜向上反射作用、再经过第2标志物位置传感器的分束镜的反射作用后，入射到第2标志物位置传感器的感应窗口边缘，从而使数据采集器采集到感应电压；然后，总控制器控制水平旋转单元继续旋转；由于激光在第2标志物位置传感器的感应窗口的不同位置对应不同的感应电压，当数据采集器采集到指定感应电压时，即表示水平旋转单元旋转到了指定方位，此时，总控制器控制水平旋转单元停止转动，主控制器得到此时激光器的精确方位，记录此时刻竖轴码盘(2.1)的码盘刻度值D4，由此完成第4次反向倒镜测量；
步骤4.5，D1、D2、D3和D4求均值，即为第2标志物方位度盘值D0；
步骤5，第2标志物方位度盘值D0与第1标志物方位度盘值N0的差值，乘以角秒与读盘刻度的换算系数，即为第2标志物位置传感器相对于第1标志物位置传感器的标志物方位夹角，该标志物方位夹角引入第1标志物位置传感器的地理方位角后，便可以得到第2标志物位置传感器的地理方位角。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109298534A (zh) * 2017-12-13 2019-02-01 中航华东光电（上海）有限公司 一种激光投影标识装置及其操作方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102341671A (zh) * 2009-03-06 2012-02-01 莱卡地球系统公开股份有限公司 具有大地测量装置的用于识别目标单元的大地测量系统和方法
CN104931927A (zh) * 2015-06-29 2015-09-23 天津大学 一种室内空间测量定位系统的旋转激光发射装置校准方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9903934B2 (en) * 2015-06-30 2018-02-27 Faro Technologies, Inc. Apparatus and method of measuring six degrees of freedom

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102341671A (zh) * 2009-03-06 2012-02-01 莱卡地球系统公开股份有限公司 具有大地测量装置的用于识别目标单元的大地测量系统和方法
CN104931927A (zh) * 2015-06-29 2015-09-23 天津大学 一种室内空间测量定位系统的旋转激光发射装置校准方法

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