CN107957260B - 一种物体相对位置检测光束发送方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明给出一种物体相对位置检测光束发送方法及装置，所述方法包括：经过第一基准位置对应的第一基准点发射面状激光波束，使所述面状激光波束的不同部分分别对第二基准位置对应的第二基准点和第三基准位置对应的第三基准点同时照射；使用第一和第二基准光靶分别获取所述面状激光波束对所述第二基准点和第三基准点的照射位置信息，根据该照射位置信息调整面状激光波束的照射方向和波束面法向中的至少一种，使该面状波束对所述第二基准点和第三基准点的照射位置误差小于预定基准面误差门限。精度高、可靠性高、成本低且易于布设。

Description

一种物体相对位置检测光束发送方法及装置

技术领域

本发明涉及自动测量领域，尤其涉及一种物体相对位置检测光束发送方法及装置。

背景技术

对建筑物或工业设施的位移检测、形变检测有着广泛的应用需求，其中，对桥梁、大坝和路轨的位移或形变检测是安全运营、生产的重要技术手段。

目前，对大坝和桥梁位移、形变检测的方法包括视准线检测法、GPS（全球导航系统）以及这些方法与表面位移传感器的结合方法；对路轨（轨道交通行驶轨）的位移和形变检测包括基于CPIII(Control Point III)的绝对位移或形变的测量，或基于全站仪和测量车的性对位移或形变测量，或采用基于位移传感器的测量。

视准线法对大坝和桥梁位移、形变检测，多采用固定端点设站法，即建立一条固定视准线来测定各位移标点的偏离值。这种方法观测简单，计算方便，是生产单位常用的方法。

GPS检测法对大坝和桥梁位移、形变检测，是通过GPS/北斗卫星发送的导航定位信号确定地面待测点的三维坐标；或结合表面位移传感器实时监测坝体表面裂缝变形情况，通过触发式采集或者实时采集的方式，利用有线/无线远程网络传输实时数据到监控中心，及时了解坝体的裂缝发展情况。

基于位移传感器的行驶轨位移测量的一种方式是使用电涡流位移传感器，目前的电涡流传感器可以克服对被测目标物材质敏感而产生灵敏度变化过大、测量量程缩短、线性度变差等缺陷。

申请号为CN201510932848.2，发明名称为“一种视准线变形测量方法”的专利申请公开了一种视准线变形测量方法，能有效解决以全长基准线为照准基准，而基准线太长时，目标模糊，照准精度差，后视点与测点距离相差太远、望远镜调焦误差影响较大的问题，能有效减小大气折光对观测结果的影响。

申请号为CN201410668036.7，发明名称为“一种全站仪视准线法水平位移观测台及其使用方法”包括：包括基座、设置于基座上的滑道、垂直于基座且能沿滑道滑动的照准部、固定在照准部底部的指针、设置在基座上且与读数指针对应的刻度面、激光器。使用时，将全站仪视准线法水平位移观测台刻度面贴紧发生位移后的变形监测点，通过激光器发出的激光确定观测方向，调整刻度面与视准面垂直，旋动三颗调节螺旋，确保基座水平，并将此时观测台正对变形监测点位的中心处的初始刻度值记录下来，找到变形监测点，指挥观测台操作员平移照准部，使照准部上带有瞄准十字的反射片与全站仪望远镜内十字丝重合，再将读数指针对应的刻度值记下，用该刻度值减去初始刻度值，即为该变形点偏离视准面的位移，也即其相对于原始位置的位移量。

申请号为CN201610857432.3，发明名称为“基于激光监测的轨道状态在线监测方法”公开了一种由通信传输系统、轨道监控中心设备、激光距离探测器、微处理器及通信模块所实现的基于激光监测的轨道状态在线监测方法，能够对两根轨道之间的相对间距的变化、平面高度的变化、轨道紧固设施变化及形变进行在线监测，具有监测实时性好，对突发性轨道参数变化可及时发现及报警，测试工作量及成本低的特点。

申请号为CN201611156166.8，发明名称为“一种铁路轨道轨向检测的摄影测量方法”公开了轨检小车向前移动过程中，轨面相机每隔一定距离采集存在固定几何失真的单轨图像，对图像进行几何矫正、匹配、拼接，从而得到一幅二维长轨图像，对长轨图像进行边缘检测，可初步获取长轨的内边缘。线结构光源从垂直钢轨纵轴方向发射出激光平面，激光平面在钢轨表面形成一条能够反映钢轨轮廓特征的光条曲线，轨侧相机每隔一段距离拍摄该光条曲线。对轨侧相机获取的图像进行光条细化、钢轨轮廓还原以及钢轨轮廓匹配，计算出钢轨轮廓的肥边值，根据计算出来的肥边值对相应位置的长轨内边缘进行补偿，从而得到轨面往下16mm处的长轨内边缘。根据该长轨内边缘，建立二维坐标，从而得到边缘上每一个点的坐标，即可计算出铁路轨道各处任意弦长的轨向。

现有的位移和形变测量技术中，全站仪测量设备昂贵效率低，摄影测量法需要借助检测小车，视准线法在距离较长的情况下照准误差成倍增加。

发明内容

本发明给出一种物体相对位置检测光束发送方法及装置，用于克服全站仪测量设备昂贵效率低，摄影测量法需要借助检测小车，视准线法在距离较长的情况下照准误差成倍增加，不能产生观测基准面提高测量效率这些缺点中的至少一种。

本发明给出一种物体相对位置检测光束发送方法,包括如下步骤：

经过第一基准位置对应的第一基准点发射面状激光波束，使所述面状激光波束的不同部分分别对第二基准位置对应的第二基准点和第三基准位置对应的第三基准点同时照射；

使用第一和第二基准光靶分别获取所述面状激光波束对所述第二基准点和第三基准点的照射位置信息，根据该照射位置信息调整面状激光波束的照射方向和波束面法向中的至少一种，使该面状波束对所述第二基准点和第三基准点的照射位置误差小于预定基准面误差门限；

其中，

所述面状激光波束，是指波束的横截面形状中或波束照射在与波束主传播方向相垂直的平面上所形成的光斑中包含一字形状的激光波束；

所述经过所述第一基准点对所述第二基准点和第三基准点的照射位置误差小于预定基准面误差门限的面状激光波束的波束面，被用作第一观测基准面，第一观测基准面被用于检测待测物体的位置参照点相对于该观测基准面的位置或位移。

本发明给出一种物体相对位置检测光束发送装置,包含如下模块：

面状激光波束照射模块，面状激光波束照射控制模块及照射位置信息获取模块；其中，

面状激光波束照射模块，用于经过第一基准位置对应的第一基准点发射面状激光波束，使所述面状激光波束的不同部分分别对第二基准位置对应的第二基准点和第三基准位置对应的第三基准点同时照射；以及，用于使用第一和第二基准光靶分别获取所述面状激光波束对所述第二基准点和第三基准点的照射位置信息，根据该照射位置信息调整面状激光波束的照射方向和波束面法向中的至少一种，使该面状波束对所述第二基准点和第三基准点的照射位置误差小于预定基准面误差门限；包括激光光源子模块、激光波束整形子模块、激光反射面子模块和激光反射面转动伺服子模块；

面状激光波束照射控制模块，用于对面状激光波束照射模块进行控制，使经过第一基准点发射的面状激光波束的不同部分分别对第二基准点和第三基准点同时照射，或使该面状波束对所述第二基准点和第三基准点的照射位置误差小于预定基准面误差门限，包括面状激光波束的照射方向控制子模块、波束面法向指向控制子模块、面状激光波束的波束宽度控制子模块、面状激光波束的波束厚度控制子模块和基准点坐标存储子模块中的至少一种；

照射位置信息获取模块，用于从第一和第二基准光靶分别获取所述面状激光波束对所述第二基准点和第三基准点的照射位置信息，并将所述照射位置信息送往面状激光波束照射控制模块，包括数据传输子模块、基准点坐标存储子模块和光学成像传感器子模块中的至少一种；

其中，

所述面状激光波束，是指波束的横截面形状中或波束照射在与波束主传播方向相垂直的平面上所形成的光斑中包含一字形状的激光波束；

所述经过所述第一基准点对所述第二基准点和第三基准点的照射位置误差小于预定基准面误差门限的面状激光波束的波束面，被用作第一观测基准面，第一观测基准面被用于检测待测物体的位置参照点相对于该观测基准面的位置或位移。

本发明实施例给出的方法及装置，可以克服全站仪测量设备昂贵效率低，摄影测量法需要借助检测小车，视准线法在距离较长的情况下照准误差成倍增加，不能产生观测基准面提高测量效率这些缺点中的至少一种。成本低、精度高、效率高，具有实用性。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述。

附图说明

图1为本发明实施例给出的一种物体相对位置检测光束发送方法流程图；

图2为本发明实施例给出的一种物体相对位置检测光束发送装置组成示意图。

实施例

本发明给出一种物体相对位置检测光束发送方法及装置，用于克服全站仪测量设备昂贵效率低，摄影测量法需要借助检测小车，视准线法在距离较长的情况下照准误差成倍增加，不能产生观测基准面提高测量效率这些缺点中的至少一种。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

本发明提供的方法举例和装置举例涉及到概念，说明如下：

方法及装置实施例给出的第一、第二和第三基准位置，设置在地理位置和形状不变或不易变化的物体上，待测物体为地理位置或物体形状会发生变化的物体；

具体地，导致待测物体的地理位置或物体形状发生变化的因素包括雨淋、机械冲击、机械振动、机械碾压、温度变化、日照、风吹和自然老化；

具体地，作为地理位置或物体形状会发生变化的物体的一种实例，轨道交通使用的行驶轨的物理位置会因为车辆的碾压或自然因素发生平移和变形中的至少一种。

方法及装置实施例给出的第一、第二和第三基准位置分别位于不同的地理位置上，其对应的第一、第二和第三基准点分别具有不同的地理坐标值。

具体地，第一、第二和第三基准点的地理坐标值为已知或未知；

所述第一、第二和第三基准点的地理坐标值为未知，应用于监测物体位相对位移的场景，在该应用场景下，只需要判定被测物体是否相对于观测基准面发生位移。

方法及装置实施例所述的面状激光波束，是指波束的横截面形状中包含一字形状的截面；或波束照射在与波束主传播方向相垂直的平面上的光斑形状中包含一字形状的光斑；

具体地，面状激光波束的具体实例为一字形波束、三字形波束、十字形波束、丰字形波束、川字形波束、彡字形波束、⊕字形波束、⊥字形波束、⊿字形波束和L形波束中的任一种，因为所述波束的横截面形状中或波束照射在与波束主传播方向相垂直的平面上所形成的光斑中包含一字形状的激光波束。

优选地，面状激光波束为一字形波束，或L形波束，或十字形波束。

更优选地，面状激光波束为一字形波束。

L形波束，⊥字形波束，或十字形波束都包含一字形波束元素；

⊥字形波束，或十字形波束包含L形波束元素。

为了便于对面状激光波束进行描述，本实施例以一字形波束为例定义或规范如下术语的含义：

在给出具体术语含义之前，首先指出：本实施例所述的一字形波束在宽度上为以波束宽度角的角等分面为对称面的对称波束，或以波束宽度角的角等分线为对称轴的对称波束；本实施例所述的一字形波束在厚度上为以波束厚度角的角等分面为对称面的对称波束，或以波束厚度角的角等分线为对称轴的对称波束；

一字形波束是指波束的横截面形状或波束照射在与波束主传播方向相垂直的平面上的光斑形状为一字形；所述波束的横截面是指在与波束主传播方向相垂直的平面上的截面；

一字形波束的宽度维半功率角度，是指一字形波束在一字线延伸方向所在平面内的半功率角度；

一字形波束宽度维角平分面，是指垂直于一字形波束的一字线光斑或一字形横截面并且将一字形面波束的半功率角度二等分的平面；

一字形波束的厚度维半功率角度，是指一字形波束在与一字线延伸方向垂直的平面内的半功率角度；

一字形波束的厚度维角平分面，是指垂直于一字形波束宽度维角平分面并且将一字形波束的厚度维半功率角度二等分的平面；

一字形波束的视轴或光轴，是指一字形波束宽度维角平分面与一字形波束的厚度维角平分面的交线。

具体地，当本实施例所述的面状激光波束为波束的横截面形状中或波束照射在与波束主传播方向相垂直的平面上所形成的光斑中包含一字形状的激光波束时，比如，当面状激光波束为三字形波束、十字形波束、丰字形波束、川字形波束、彡字形波束、⊕字形波束、⊥字形波束、⊿字形波束和L形波束中的任一种时，选取其中具有一字形波束形状的一个波束构成部分作为一字形波束元素，将对一字形波束定义的一字形波束的宽度维半功率角度、一字形波束宽度维角平分面、一字形波束的厚度维半功率角度、一字形波束的厚度维角平分面以及一字形波束的视轴或光轴的概念应用于该一字形波束元素。

下面结合附图，对本发明提供的位置检测方法举例、系统举例加以说明。

实施例一，一种物体相对位置检测光束发送方法举例

参见图1所示，本发明提供的一种物体相对位置检测光束发送方法实施例,包括如下步骤：

步骤S110,经过第一基准位置对应的第一基准点发射面状激光波束，使所述面状激光波束的不同部分分别对第二基准位置对应的第二基准点和第三基准位置对应的第三基准点同时照射；

步骤S120, 使用第一和第二基准光靶分别获取所述面状激光波束对所述第二基准点和第三基准点的照射位置信息，根据该照射位置信息调整面状激光波束的照射方向和波束面法向中的至少一种，使该面状波束对所述第二基准点和第三基准点的照射位置误差小于预定基准面误差门限；

其中，

所述面状激光波束，是指波束的横截面形状中或波束照射在与波束主传播方向相垂直的平面上所形成的光斑中包含一字形状的激光波束；

所述经过所述第一基准点对所述第二基准点和第三基准点的照射位置误差小于预定基准面误差门限的面状激光波束的波束面，被用作第一观测基准面，第一观测基准面被用于检测待测物体的位置参照点相对于该观测基准面的位置或位移。

具体地，第二基准点对应第一观测基准面第一基准光靶，该光靶用于获取面状激光波束在第二基准位置处的照射位置，第三基准点对应第一观测基准面第二基准光靶，该光靶用于获取面状激光波束在第三基准位置处的照射位置。

本实施给出的方法，还包括：

将经过所述第一基准点照向第二和第三基准点的面状激光波束的波束面作为第一观测基准面，使用第一测量光靶获取待测物体的位置参照点相对于该观测基准面的位置或位移。

本实施例给出的方法，其中，

所述测量光靶，包含待测物体的位置参照点，或包含与测物体的位置参照点保持确定的位置对应关系的点。

本实施例给出的方法，其中，

所述第一、第二和第三基准点，用于确定一个平面，该平面的至少一部分作为观测基准面，该观测基准面用于确定待测物体的位置或位置变化。

具体地，当第二基准点与第三基准点的点位为上下布局时，第一、第二和第三基准点确定一个竖立平面作为观测基准面，或第一、第二和第三基准点确定一个竖立的观测基准面；

当第二基准点与第三基准点的点位为左右布局时，第一、第二和第三基准点确定一个平置平面或横向平面作为观测基准面，或第一、第二和第三基准点确定一个平置或横向观测基准面；

进一步地，当竖立平面的法线方向平行于水平面时，该竖立平面为垂直平面，该垂直面内的观测基准面为垂直观测基准面；当平置平面或横向平面的法线方向垂直于水平面时，该平置平面或横向平面为水平面，该平面内的观测基准面为水平观测基准面；

进一步地，竖立的观测基准面或垂直观测基准面用于观测物体相对于观测基准面的横向位移；横向观测基准面或水平观测基准面用于观测物体相对于该观测基准面的竖向位移；

优选地，使用垂直观测基准面观测物体相对于观测基准面的横向位移；使用水平观测基准面观测物体相对于该观测基准面的竖向位移。

本实施例中，所述经过第一基准位置对应的第一基准点发射一字形激光波束，包括：

使一字形激光波束的光轴在光反射单元上的入射点与所述第一基准点共点位或与所述第一基准点的距离误差小于预定的入射点距离误差门限。

所述光反射单元包括光反射面和光反射面承载体；

所述一字形激光波束的光轴在光反射单元上的入射点为一字形激光波束的光轴在光反射单元包含的光反射面上的入射点。

具体地，光反射单元包括光反射镜、光反射镜片和光反射膜中的任一种。

具体地，所述预定的入射点距离误差门限为取值范围在0至3毫米之间的实数，不包括0值，包括3值；

优选地，所述预定的入射点距离误差门限为取值范围在0至3毫米之间的实数，不包括0值，包括3值。

本实施例中，所述一字形激光波束的光轴也称之为一字形激光束的视轴，或者称之为经过一字形激光束光源中心至一字形激光束的一字形光斑质心线的射线，或称之为一字形激光束主传播方向的波束指向。

本实施例中，所述使用经过所述第一、第二和第三基准点的一字形激光波束所在平面作为观测基准面，包括：

使用与所述第一、第二和第三基准点的距离分别小于预定基准面误差门限的一字形波束的厚度维角平分面所在平面作为观测基准面；或

使用与所述第一、第二和第三基准点的距离小于预定基准面误差门限的一字形波束的视轴与该波束的一字形光斑在其长度方向的中心线所构成的平面作为观测基准平面。

本实施例中，一字形波束的厚度维角平分面也称之为一字形波束的厚度中心面。

具体地，所述一字形波束的厚度中心面由至扁平形的一字形波束的两个扁平表面距离相等的点构成。

具体地，所述预定基准面误差门限为取值范围在0至5毫米之间的实数，不包括0值，包括5值；

优选地，所述预定基准面误差门限为取值范围在0至0.5毫米之间的实数，不包括0值，包括0.5值。

本实施例给出的方法，其中，

所述经过第一基准位置对应的第一基准点发射面状激光波束，使所述面状激光波束的不同部分分别对第二基准位置对应的第二基准点和第三基准位置对应的第三基准点同时照射，包括：

获取面状激光波束对第二基准位置处的第一基准光靶和第三基准位置处的第二基准光靶的照射位置信息；

使用面状激光波束对所述基准光靶的照射位置信息，以第一轴线和第二轴线中的至少一个为转轴转动光反射单元使所述面状激光波束的不同部分分别对第二基准位置对应的第二基准点和第三基准位置对应的第三基准点同时照射。

具体地，作为获取面状激光波束对第二基准位置处的第一基准光靶和第三基准位置处的第二基准光靶的照射位置信息的一种实现方式，包括如下至少一种步骤：

在第二基准位置处和第三基准位置处设置光学成像传感器，使用该光学成像传感器获取面状激光波束在第二基准位置处的第一基准光靶上和第三基准位置处的第二基准光靶上的位置信息；

在第二基准位置处的第一基准光靶上和第三基准位置处的第二基准光靶上设置光探测器，使用该光探测器获取面状激光波束在第二基准位置处的第一基准光靶上和第三基准位置处的第二基准光靶上的位置信息；

在第二基准位置处设置光学成像传感器，使用该光学成像传感器获取面状激光波束在第二基准位置处的第一基准光靶上的位置信息，在第三基准位置处的第二基准光靶上设置光探测器，使用该光探测器获取面状激光波束在第三基准位置处的第二基准光靶上的位置信息；以及

在第一基准位置处设置光学成像传感器，使用该光学成像传感器获取面状激光波束在第二基准位置处的第一基准光靶上和第三基准位置处的第二基准光靶上的位置信息。

具体地，所述第一轴线和第二轴线垂直相交，其交点与第一基准点或与一字形激光波束的光轴在光反射单元上的入射点间的距离小于预定的转轴交点误差门限；

进一步地， 所述转轴交点误差门限为取值范围在0至3毫米之间的实数，不包括0值，包括3值；

优选地，所述转轴交点误差门限为取值范围在0至0.5毫米之间的实数，不包括0值，包括0.5值。

具体地，对应于在第二基准位置处和第三基准位置处设置光学成像传感器和光探测器中的任一种方法，使用有线或无线信道将获取的面状激光波束在第二基准位置处的第一基准光靶上和第三基准位置处的第二基准光靶上的位置信息发送至第一基准位置处，用于调整面状激光波束的照射方向和波束面的方向中的至少一种。

作为使所述面状激光波束的不同部分分别对第二基准位置对应的第二基准点和第三基准位置对应的第三基准点同时照射的一种具体实现方式，包括：从第二基准位置获取一字形激光波束的第一部分在位于第二基准位置的基准光靶上产生的光斑与第二基准点间的相对位置信息，从第三基准位置获取一字形激光波束的第二部分在位于第三基准位置的基准光靶上产生的光斑与第三基准点间的相对位置信息，使用所述相对位置信息以第一轴线和第二轴线中的至少一个为转轴转动光反射单元使所述一字形激光波束的不同部分同时对第二基准点和第三基准点照射。

本实施例给出的方法，其中，

所述获取面状激光波束对第二基准位置处的第一基准光靶和第三基准位置处的第二基准光靶的照射位置信息，包括：

使用第一、第二和第三基准位置的坐标信息确定第一基准位置与第二和第三基准位置间的方向关系，或使用第一、第二和第三基准点的坐标信息确定由第一、第二和第三基准点确定的平面的方向或位置关系；或

获取面状激光波束的第一部分照射在位于第二基准位置的基准光靶上的位置与第二基准点间的相对位置关系，以及获取面状激光波束的第二部分照射在位于第三基准位置的基准光靶上的位置与第三基准点间的相对位置关系。

进一步地，所述使用第一基准位置与第二和第三基准位置间的方向关系、由第一、第二和第三基准点确定的平面的方向关系和由第一、第二和第三基准点确定的平面的位置关系中的至少一种，以第一轴线和第二轴线中的至少一个为转轴转动光反射单元使面状激光波束的第一部分照射在位于第二基准位置的基准光靶上，并且使该面状激光波束的第二部分照射在位于第三基准位置的基准光靶上，包括：

使用第一基准位置与第二和第三基准位置间的方向关系、由第一、第二和第三基准点确定的平面的方向关系和由第一、第二和第三基准点确定的平面的位置关系中的至少一种，确定面状激光波束通过第一、第二和第三基准点时其厚度维角平分面的法向方向，根据该法向方向确定光反射单元绕第一轴线和第二轴线中的至少一个的转动角度，使经光反射单元反射出的面状激光波束照射至位于第二和第三基准位置的基准光靶上；或

使用第一基准位置与第二和第三基准位置间的方向关系、由第一、第二和第三基准点确定的平面的方向关系和由第一、第二和第三基准点确定的平面的位置关系中的至少一种，确定面状激光波束通过第一、第二和第三基准点时其厚度维角平分面的法向方向，根据该法向方向确定光反射单元绕第一轴线和第二轴线中的至少一个的转动角度范围，该所述法向方向在该转动角度范围内变化，通过在所述角度范围内对光反射单元的反射方向的调正，使经光反射单元反射出的面状激光波束以扫描方式照射至位于第二和第三基准位置的基准光靶上。

具体地，作为获取面状激光波束的第一部分照射在位于第二基准位置的基准光靶上的位置与第二基准点间的相对位置关系，以及面状激光波束的第二部分照射在位于第三基准位置的基准光靶上的位置与第三基准点间的相对位置关系的一种实现方式，包括如下至少一种步骤：

在第二基准位置处和第三基准位置处设置光学成像传感器，使用该光学成像传感器获取面状激光波束的第一部分照射在位于第二基准位置的基准光靶上的位置与第二基准点间的相对位置关系，以及面状激光波束的第二部分照射在位于第三基准位置的基准光靶上的位置与第三基准点间的相对位置关系；

在第二基准位置处的第一基准光靶上和第三基准位置处的第二基准光靶上设置光探测器，使用该光探测器获取面状激光波束的第一部分照射在位于第二基准位置的基准光靶上的位置与第二基准点间的相对位置关系，以及面状激光波束的第二部分照射在位于第三基准位置的基准光靶上的位置与第三基准点间的相对位置关系；

在第二基准位置处设置光学成像传感器，使用该光学成像传感器获取面状激光波束的第一部分照射在位于第二基准位置的基准光靶上的位置与第二基准点间的相对位置关系，在第三基准位置处的第二基准光靶上设置光探测器，使用该光探测器面状激光波束的第二部分照射在位于第三基准位置的基准光靶上的位置与第三基准点间的相对位置关系；以及

在第一基准位置处设置光学成像传感器，使用该光学成像传感器获取面状激光波束的第一部分照射在位于第二基准位置的基准光靶上的位置与第二基准点间的相对位置关系，以及面状激光波束的第二部分照射在位于第三基准位置的基准光靶上的位置与第三基准点间的相对位置关系。

具体地，所述与第二基准点间的相对位置关系，包括取面状激光波束的第一部分照射在位于第二基准位置的基准光靶上的位置与第二基准点间的距离、相对方向和面状激光波束的光斑走向中的至少一种信息。

具体地，所述与第三基准点间的相对位置关系包括取面状激光波束的第二部分照射在位于第三基准位置的基准光靶上的位置与第二基准点间的距离、相对方向和面状激光波束的光斑走向中的至少一种信息。

所述基准光靶包括由光学成像传感器和光反射体构成的基准光靶、光学成像传感器和光散射体构成的基准光靶、由光反射体构成的基准光靶、由光散射体构成的基准光靶和由光探测器构成的基准光靶中的至少一种。

所述由光反射体构成的基准光靶，包括在第二基准位置处特设的反射基准光靶或借用第二基准位置处的物体的反射特性形成的基准光把。

所述由光散射体构成的基准光靶，包括在第二基准位置处特设的散射基准光靶或借用第二基准位置处的物体的散射特性形成的基准光把。

本实施例给出的方法，其中，

所述使用第一和第二基准光靶分别获取所述面状激光波束对所述第二基准点和第三基准点的照射位置信息，根据该照射位置信息调整面状激光波束的照射方向和波束面法向中的至少一种，使该面状波束对所述第二基准点和第三基准点的照射位置误差小于预定基准面误差门限，包括如下步骤：

获取面状激光波束包含的一字形波束或一字形波束元素的厚度维角平分面至第二基准位置对应的第二基准点的距离d2，获取面状激光波束包含的一字形波束或一字形波束元素的厚度维角平分面至第三基准位置对应的第三基准点的距离d3；

判断距离d2和距离d3中是否有一项大于预定基准面误差门限；若是，则调整面状激光波束的照射方向和波束面法向中的至少一种，使距离d2和距离d3均小于预定基准面误差门限；若否，则不调整面状激光波束的照射方向和波束面法向。

具体地，所述使用第一和第二基准光靶分别获取所述面状激光波束对所述第二基准点和第三基准点的照射位置信息，包括：

通过无线信道或有线信道接收第一观测基准面第一基准光靶获取的所述面状激光波束对所述第二基准点的照射位置信息，以及，通过无线信道或有线信道接收第一观测基准面第二基准光靶获取的所述面状激光波束对所述第三基准点的照射位置信息。

本实施例给出的方法，其中，

所述将经过所述第一基准点照向第二和第三基准点的面状激光波束的波束面作为第一观测基准面，使用第一测量光靶获取待测物体的位置参照点相对于该观测基准面的位置或位移，包括如下至少一种步骤：

使用第一测量光靶获取待测物体的位置参照点相对于处于竖立状态的第一观测基准面的横向位置或位移；

使用第一测量光靶获取待测物体的位置参照点相对于处于平置状态的第一观测基准面的竖向位置或位移；

移动第一测量光靶使其包含的待测物体的位置参照点的位置变化体现出待测物体表面的位置变化，获取位置参照点移动至不同位置上时相对于处于竖立状态的第一观测基准面的横向位置偏移量，使用该偏移量确定待测物体表面的横向位置变化；以及

移动第一测量光靶使其包含的待测物体的位置参照点的位置变化体现出待测物体表面的位置变化，获取位置参照点移动至不同位置上时相对于处于平置状态的第一观测基准面的竖向位置偏移量，使用该偏移量确定待测物体表面的竖向位置变化。

所述将经过所述第一基准点照向第二和第三基准点的面状激光波束的波束面作为第一观测基准面，使用第一测量光靶获取待测物体的位置参照点相对于该观测基准面的位置或位移，一种具体实现方式包括：

位置确定装置，使用其包含的数据传输模块从第一测量光靶装置获取第一观测基准面对应的面状激光波束的波束面在待测物体处的照射位置信息，和/或从第二测量光靶装置获取第二观测基准面对应的面状激光波束的波束面在待测物体处的照射位置信息。

本实施例给出的位置确定装置，执行使用第一测量光靶装置的输出，将经过所述第一基准点照向第二和第三基准点的面状激光波束的波束面作为第一观测基准面，获取待测物体的位置参照点相对于该观测基准面的位置或位移的操作，包括如下至少一种操作步骤：

使用第一测量光靶装置输出的经过所述第一基准点照向第二和第三基准点的第一观测基准面对应的面状激光波束的波束面在待测物体处的照射位置信息，确定待测物体相对于第一观测基准面的相对位置、相对位移量和相对位移方向中的至少一种信息；以及

使用第一测量光靶装置输出的经过所述第一基准点照向第二和第三基准点的第一观测基准面对应的面状激光波束的波束面在待测物体处的照射位置信息，并使用确定第一观测基准面位置的第一、第二和第三基准点的坐标信息，确定待测物体的绝对位置坐标、绝对位移量和绝对位移方向中的至少一种信息。

具体地，所述处于竖立状态的第一观测基准面包括第一观测基准面的法线与水平面平行，或第一观测基准面的法线与水平面之间的夹角在0度至45度之间，不包括0度，包括45度。

所述处于竖立状态的第一观测基准面的法线与水平面之间的夹角，可以用一个锐角表示，也可以用一个与该锐角互补的钝角表示，本实施例采用的是用锐角表示第一观测基准面的法线与水平面之间的夹角。

具体地，所述处于平置状态的第一观测基准面包括第一观测基准面的法线与水平面垂直，或第一观测基准面的法线与水平面之间的夹角在45度至90度之间，包括45度，不包括90度。

所述处于平置状态的第一观测基准面的法线与水平面之间的夹角，可以用一个锐角表示，也可以用一个与该锐角互补的钝角表示，本实施例采用的是用锐角表示第一观测基准面的法线与水平面之间的夹角。

具体地，所述获取待测物体的位置参照点相对于处于竖立状态的第一观测基准面的横向位置，包括获取待测物体的位置参照点沿第一观测基准面法线方向至第一观测基准面的距离、沿水平线方向至第一观测基准面的距离和沿垂线方向至第一观测基准面的距离中的至少一种。

具体地，所述获取待测物体的位置参照点相对于处于竖立状态的第一观测基准面的横向位移，包括获取待测物体的位置参照点沿第一观测基准面法线方向至第一观测基准面的当前距离、沿水平线方向至第一观测基准面的当前距离和沿垂线方向至第一观测基准面的当前距离中的至少一种，计算所述当前距离与以往获取的相应方向上的距离之差得到位置参照点的位移。

具体地，所述获取待测物体的位置参照点相对于处于平置状态的第一观测基准面的竖向位置，包括获取待测物体的位置参照点沿第一观测基准面法线方向至第一观测基准面的距离、沿水平线方向至第一观测基准面的距离和沿垂线方向至第一观测基准面的距离中的至少一种。

具体地，所述获取待测物体的位置参照点相对于处于平置状态的第一观测基准面的竖向位移，包括获取待测物体的位置参照点沿第一观测基准面法线方向至第一观测基准面的当前距离、沿水平线方向至第一观测基准面的当前距离和沿垂线方向至第一观测基准面的当前距离中的至少一种，计算所述当前距离与以往获取的相应方向上的距离之差得到位置参照点的位移。

具体地，所述移动第一测量光靶使其包含的待测物体的位置参照点的位置变化体现出待测物体表面的位置变化，获取位置参照点移动至不同位置上时相对于处于竖立状态的第一观测基准面的横向位置偏移量，使用该偏移量确定待测物体表面的横向位置变化，包括：

设置测量光靶，该测量光靶包含待测物体的位置参照点，该测量光靶及其包含的位置参照点在横向上随待测物体表面的横向位置变化而变化，使用光学成像传感器或光探测器检测测量光靶上接收的由竖立状态的面状激光波束产生的光斑的位置，使用该光斑的位置与测量光靶包含待测物体的位置参照点的位置间的距离变化确定待测物体表面的横向位置变化。

进一步地，测量光靶包含横向上具有特定长度的光反射体或光散射体；或，测量光靶包含光探测器，该探测器为横向排列的光探测器阵列，或为可横向移动的光探测器。

具体地，作为测量光靶的一种具体实现方式，所述测量光靶沿轨道交通行驶轨延伸方向移动，在移动过程中其位置变化体现出行驶轨内侧表面的位置变化，使用处于竖立状态的观测基准面和测量光靶检测出行驶轨横向位置变化。

具体地，所述移动第一测量光靶使其包含的待测物体的位置参照点的位置变化体现出待测物体表面的位置变化，获取位置参照点移动至不同位置上时相对于处于平置状态的第一观测基准面的竖向位置偏移量，使用该偏移量确定待测物体表面的竖向位置变化，包括：

设置测量光靶，该测量光靶包含待测物体的位置参照点，该测量光靶及其包含的位置参照点在竖向上随待测物体表面的竖向位置变化而变化，使用光学成像传感器或光探测器检测测量光靶上接收的由平置状态的面状激光波束产生的光斑的位置，使用由平置状态的面状激光波束产生的光斑的位置与测量光靶包含待测物体的位置参照点的位置间的距离变化确定待测物体表面的竖向位置变化。

进一步地，测量光靶包含竖向上具有特定长度的光反射体或光散射体；或，测量光靶包含光探测器，该光探测器为竖向排列的光探测器阵列，或为可竖向移动的光探测器。

具体地，作为测量光靶的一种具体实现方式，所述测量光靶沿轨道交通行驶轨延伸方向移动，在移动过程中其位置变化体现出行驶轨上表面的高度变化，使用横向或平置的观测基准面和测量光靶检测出行驶轨上表面的高度变化。

作为移动第一测量光靶使其包含的待测物体的位置参照点的位置变化体现出待测物体表面的位置变化的一种实现方法，将轨道交通中的行驶轨作为待测物体，沿轨道延伸方向移动测量行驶轨位置的位置参照点，使其位置变化与行驶轨表面的位置变化保持一致，通过测量该位置参照点在不同位置上相对于第一观测基准面的位置偏移量即可获得行驶轨表面的位置偏移量。

本实施例中，面形波束包含的一字形波束或一字形波束元素的厚度维角度平分面也被称之为波束面。

进一步地，将经过第一基准点照向第二和第三基准点的面状激光波束的波束面作为第一观测基准面，和/或，将经过第四基准点照向第五和第六基准点的面状激光波束的波束面作为第二观测基准面。

本实施例给出的方法，还包括：

经过第四基准位置对应的第四基准点发射面状激光波束，使所述面状激光波束的不同部分分别对第五基准位置对应的第五基准点和第六基准位置对应的第六基准点同时照射；

将经过所述第四基准点照向第五和第六基准点的面状激光波束的波束面作为第二观测基准面，使用第二测量光靶获取待测物体的位置参照点相对于该观测基准面的位置或位移；

其中，

第二观测基准面与第一观测基准面相交或垂直，使用第一观测基准面获取待测物体的位置参照点在第一维度上相对于该观测基准面的位置或位移，使用第二观测基准面获取所述待测物体的位置参照点在第二维度上相对于该观测基准面的位置或位移；

所述面状激光波束，是指波束的横截面形状中或波束照射在与波束主传播方向相垂直的平面上所形成的光斑中包含一字形状的激光波束；

所述经过所述第四基准点对所述第五基准点和第六基准点的照射位置误差小于预定基准面误差门限的面状激光波束的波束面，被用作第二观测基准面，第二观测基准面被用于检测待测物体的位置参照点相对于该观测基准面的位置或位移。

具体地，对应第二观测基准面第一基准光靶，该光靶用于获取面状激光波束在第五基准位第五基准点置处的照射位置，第六基准点对应第二观测基准面第二基准光靶，该光靶用于获取面状激光波束在第六基准位置处的照射位置。

具体地，第一、第二、第三、第四、第五和第六基准位置位于不同的地理位置，或第一、第二和第三基准位置中至少有一个与第四、第五和第六基准位置中的一个位于相同的地理位置。

本实施例给出的方法，其中，

所述第一维度为竖向维度或垂直方向维度，第二维度为横向维度或水平方向维度；或，所述第一维度为横向维度或水平方向维度，第二维度为竖向维度或垂直方向维度；

第一维度与第二维度相交或垂直相交。

优选地，第一维度为垂直方向维度，第二维度为水平方向维度；或第一维度为水平方向维度，第二维度为垂直方向维度。

本发明给出的方法，其中，

当第二基准点与第三基准点的点位为上下布局时，第五基准点与第六基准点的点位采用左右布局；或

当第二基准点与第三基准点的点位为左右布局时，第五基准点与第六基准点的点位采用上下布局。

具体地，作为当第二基准点与第三基准点的点位为上下布局时，第五基准点与第六基准点的点位采用左右布局的一种实现方式，包括：

第一、第二和第三基准点确定一个竖立平面作为第一观测基准面，第四、第五和第六基准点确定一个平置或横向的第二观测基准面。

优选地，所述第一观测基准面为与水平面垂直的观测面，第二观测面为与水平面平行的观测面。

具体地，作为当第二基准点与第三基准点的点位为左右布局时，第五基准点与第六基准点的点位采用上下布局的一种实现方式，包括：

第一、第二和第三基准点确定一个横向或平置平面作为第一观测基准面，第四、第五和第六基准点确定一个竖立的第二观测基准面。

优选地，所述第一观测基准面为与水平面平行的观测面，第二观测面为与水平面垂直的观测面。

本实施例给出的方法，还包括如下至少一种步骤：

通过将透镜移入光路、将透镜移出光路和改变透镜在光路上的位置中的至少一种方式调整面状激光波束的宽度或一字形光斑的长度，使面状激光波束的宽度或一字形光斑的长度能够同时覆盖第二基准点和第三基准点；以及

通过将透镜移入光路、将透镜移出光路和改变透镜在光路上的位置中的至少一种方式调整面状激光波束的厚度或一字形光斑的粗细，使面状激光波束在第二基准点和第三基准点具有便于观测的厚度或一字形光斑的粗细。

具体地，所述通过将透镜移入光路、将透镜移出光路和改变透镜在光路上的位置中的至少一种方式调整面状激光波束的宽度或一字形光斑的长度，使面状激光波束的宽度或一字形光斑的长度能够同时覆盖第二基准点和第三基准点，包括：

使用第一基准点、第二基准点和第三基准点的坐标计算第一基准点至第二基准点的连线与第一基准点至第三基准点的连线间的夹角A1，通过将透镜移入光路、将透镜移出光路和改变透镜在光路上的位置中的至少一种方式调整面状激光波束的宽度角A2，使A2大于A1，从而使面状激光波束的宽度或一字形光斑的长度能够同时覆盖第二基准点和第三基准点；

具体地，所述通过将透镜移入光路、将透镜移出光路和改变透镜在光路上的位置中的至少一种方式调整面状激光波束的厚度或一字形光斑的粗细，使面状激光波束在第二基准点和第三基准点具有便于观测的厚度或一字形光斑的粗细，包括：

使用第一基准点和第二基准点的坐标计算第一基准点至第二基准点的距离D1，使用第一基准点和第三基准点的坐标计算第一基准点至第三基准点的距离D2，从D1和D2中选择出较大者DG，使用DG以及使用在透镜组第一组合状态下面状激光波束的厚度维上的波束发散角度a1计算波束在距离DG处的波束厚度T1；

当T1超过预定的波束厚度门限时，通过将透镜移入光路、将透镜移出光路和改变透镜在光路上的位置中的至少一种方式使透镜组处于第二组合状态，在透镜组处于第二组合状态下，面状激光波束具有厚度维上的波束发散角度a2，a2在距离DG处的波束厚度T2小于预定的波束厚度门限；

当T1没超过预定的波束厚度门限时，不改变透镜组的组合状态。

实施例二，一种物体相对位置检测光束发送装置举例

参见图2所示，本发明提供的一种物体相对位置检测光束发送装置实施例,包括：

面状激光波束照射模块210，面状激光波束照射控制模块220及照射位置信息获取模块230；其中，

面状激光波束照射模块210，用于经过第一基准位置对应的第一基准点241发射面状激光波束280，使所述面状激光波束的不同部分分别对第二基准位置对应的第二基准点242和第三基准位置对应的第三基准点243同时照射；以及，用于使用第一和第二基准光靶251/252分别获取所述面状激光波束对所述第二基准点242和第三基准点243的照射位置信息，根据该照射位置信息调整面状激光波束280的照射方向和波束面法向中的至少一种，使该面状波束对所述第二基准点242和第三基准点243的照射位置误差小于预定基准面误差门限；包括激光光源子模块、激光波束整形子模块、激光反射面子模块和激光反射面转动伺服子模块；

面状激光波束照射控制模块220，用于对面状激光波束照射模块进行控制，使经过第一基准点241发射的面状激光波束的不同部分分别对第二基准点和第三基准点同时照射，或使该面状波束对所述第二基准点和第三基准点的照射位置误差小于预定基准面误差门限，包括面状激光波束的照射方向控制子模块、波束面法向指向控制子模块、面状激光波束的波束宽度控制子模块、面状激光波束的波束厚度控制子模块和基准点坐标存储子模块中的至少一种；

照射位置信息获取模块230，用于从第一和第二基准光靶分别获取所述面状激光波束对所述第二基准点和第三基准点的照射位置信息，并将所述照射位置信息送往面状激光波束照射控制模块，包括数据传输子模块、基准点坐标存储子模块和光学成像传感器子模块中的至少一种；

其中，

所述面状激光波束280，是指波束的横截面形状中或波束照射在与波束主传播方向相垂直的平面上所形成的光斑中包含一字形状的激光波束；

所述经过所述第一基准点241对所述第二基准点242和第三基准点243的照射位置误差小于预定基准面误差门限的面状激光波束280的波束面281，被用作第一观测基准面，第一观测基准面被用于检测待测物体的位置参照点相对于该观测基准面的位置或位移。

具体地，波束面281为面状激光波束280在厚度维上的角平分面。

具体地，第二基准点242对应第一观测基准面第一基准光靶251，该光靶用于获取面状激光波束在第二基准位置处的照射位置，第三基准点243对应第一观测基准面第二基准光靶252，该光靶用于获取面状激光波束在第三基准位置处的照射位置。

本实施例给出的装置，其中，

所述面状激光波束照射模块210，面状激光波束照射控制模块220及照射位置信息获取模块230，共同用于执行经过第一基准位置对应的第一基准点发射面状激光波束，使所述面状激光波束的不同部分分别对第二基准位置对应的第二基准点和第三基准位置对应的第三基准点同时照射的操作，包括如下操作步骤：

照射位置信息获取模块230用于获取面状激光波束对第二基准位置处的第一基准光靶和第三基准位置处的第二基准光靶的照射位置信息；

面状激光波束照射控制模块220使用照射位置信息获取模块230获取的面状激光波束对所述基准光靶的照射位置信息，控制面状激光波束照射模块210以第一轴线和第二轴线中的至少一个为转轴转动光反射单元使所述面状激光波束的不同部分分别对第二基准位置对应的第二基准点和第三基准位置对应的第三基准点同时照射。

本实施例给出的装置，其中，

所述照射位置信息获取模块230，用于执行获取面状激光波束对第二基准位置处的第一基准光靶和第三基准位置处的第二基准光靶的照射位置信息的操作，包括如下操作步骤：

使用第一、第二和第三基准位置的坐标信息确定第一基准位置与第二和第三基准位置间的方向关系，或使用第一、第二和第三基准点的坐标信息确定由第一、第二和第三基准点确定的平面的方向或位置关系；或

获取面状激光波束的第一部分照射在位于第二基准位置的基准光靶上的位置与第二基准点间的相对位置关系，以及获取面状激光波束的第二部分照射在位于第三基准位置的基准光靶上的位置与第三基准点间的相对位置关系。

具体地，作为获取面状激光波束的第一部分照射在位于第二基准位置的基准光靶上的位置与第二基准点间的相对位置关系，以及面状激光波束的第二部分照射在位于第三基准位置的基准光靶上的位置与第三基准点间的相对位置关系的一种实现方式，包括如下至少一种步骤：

在第二基准位置处和第三基准位置处设置光学成像传感器，使用该光学成像传感器获取面状激光波束的第一部分照射在位于第二基准位置的基准光靶上的位置与第二基准点间的相对位置关系，以及面状激光波束的第二部分照射在位于第三基准位置的基准光靶上的位置与第三基准点间的相对位置关系；

在第二基准位置处的第一基准光靶上和第三基准位置处的第二基准光靶上设置光探测器，使用该光探测器获取面状激光波束的第一部分照射在位于第二基准位置的基准光靶上的位置与第二基准点间的相对位置关系，以及面状激光波束的第二部分照射在位于第三基准位置的基准光靶上的位置与第三基准点间的相对位置关系；

在第二基准位置处设置光学成像传感器，使用该光学成像传感器获取面状激光波束的第一部分照射在位于第二基准位置的基准光靶上的位置与第二基准点间的相对位置关系，在第三基准位置处的第二基准光靶上设置光探测器，使用该光探测器面状激光波束的第二部分照射在位于第三基准位置的基准光靶上的位置与第三基准点间的相对位置关系；以及

在第一基准位置处设置光学成像传感器，使用该光学成像传感器获取面状激光波束的第一部分照射在位于第二基准位置的基准光靶上的位置与第二基准点间的相对位置关系，以及面状激光波束的第二部分照射在位于第三基准位置的基准光靶上的位置与第三基准点间的相对位置关系。

具体地，所述与第二基准点间的相对位置关系，包括取面状激光波束的第一部分照射在位于第二基准位置的基准光靶上的位置与第二基准点间的距离、相对方向和面状激光波束的光斑走向中的至少一种信息。

具体地，所述与第三基准点间的相对位置关系包括取面状激光波束的第二部分照射在位于第三基准位置的基准光靶上的位置与第二基准点间的距离、相对方向和面状激光波束的光斑走向中的至少一种信息。

所述基准光靶包括由光学成像传感器和光反射体构成的基准光靶、光学成像传感器和光散射体构成的基准光靶、由光反射体构成的基准光靶、由光散射体构成的基准光靶和由光探测器构成的基准光靶中的至少一种。

所述由光反射体构成的基准光靶，包括在第二基准位置处特设的反射基准光靶或借用第二基准位置处的物体的反射特性形成的基准光把。

所述由光散射体构成的基准光靶，包括在第二基准位置处特设的散射基准光靶或借用第二基准位置处的物体的散射特性形成的基准光把。

本实施例给出的装置，其中，

所述面状激光波束照射模块210，面状激光波束照射控制模块220及照射位置信息获取模块230，共同用于使用第一和第二基准光靶分别获取所述面状激光波束对所述第二基准点和第三基准点的照射位置信息，根据该照射位置信息调整面状激光波束的照射方向和波束面法向中的至少一种，使该面状波束对所述第二基准点和第三基准点的照射位置误差小于预定基准面误差门限的操作，包括如下操作步骤：

照射位置信息获取模块，获取面状激光波束包含的一字形波束或一字形波束元素的厚度维角平分面至第二基准位置对应的第二基准点的距离d2，获取面状激光波束包含的一字形波束或一字形波束元素的厚度维角平分面至第三基准位置对应的第三基准点的距离d3；

面状激光波束照射控制模块使用照射位置信息获取模块获取的d2和d3，判断距离d2和距离d3中是否有一项大于预定基准面误差门限；若是，则控制面状激光波束照射模块使其调整面状激光波束的照射方向和波束面法向中的至少一种，使距离d2和距离d3均小于预定基准面误差门限；若否，则不调整面状激光波束的照射方向和波束面法向。

本实施例给出的装置，其中，

面状激光波束照射模块210和面状激光波束照射控制模块220还用于执行如下至少一种操作：

通过将透镜移入光路、将透镜移出光路和改变透镜在光路上的位置中的至少一种方式调整面状激光波束的宽度或一字形光斑的长度，使面状激光波束的宽度或一字形光斑的长度能够同时覆盖第二基准点和第三基准点；以及

通过将透镜移入光路、将透镜移出光路和改变透镜在光路上的位置中的至少一种方式调整面状激光波束的厚度或一字形光斑的粗细，使面状激光波束在第二基准点和第三基准点具有便于观测的厚度或一字形光斑的粗细。

具体地，所述通过将透镜移入光路、将透镜移出光路和改变透镜在光路上的位置中的至少一种方式调整面状激光波束的宽度或一字形光斑的长度，使面状激光波束的宽度或一字形光斑的长度能够同时覆盖第二基准点和第三基准点，包括：

使用第一基准点、第二基准点和第三基准点的坐标计算第一基准点至第二基准点的连线与第一基准点至第三基准点的连线间的夹角A1，通过将透镜移入光路、将透镜移出光路和改变透镜在光路上的位置中的至少一种方式调整面状激光波束的宽度角A2，使A2大于A1，从而使面状激光波束的宽度或一字形光斑的长度能够同时覆盖第二基准点和第三基准点；

具体地，所述通过将透镜移入光路、将透镜移出光路和改变透镜在光路上的位置中的至少一种方式调整面状激光波束的厚度或一字形光斑的粗细，使面状激光波束在第二基准点和第三基准点具有便于观测的厚度或一字形光斑的粗细，包括：

使用第一基准点和第二基准点的坐标计算第一基准点至第二基准点的距离D1，使用第一基准点和第三基准点的坐标计算第一基准点至第三基准点的距离D2，从D1和D2中选择出较大者DG，使用DG以及使用在透镜组第一组合状态下面状激光波束的厚度维上的波束发散角度a1计算波束在距离DG处的波束厚度T1；

当T1超过预定的波束厚度门限时，通过将透镜移入光路、将透镜移出光路和改变透镜在光路上的位置中的至少一种方式使透镜组处于第二组合状态，在透镜组处于第二组合状态下，面状激光波束具有厚度维上的波束发散角度a2，a2在距离DG处的波束厚度T2小于预定的波束厚度门限；

当T1没超过预定的波束厚度门限时，不改变透镜组的组合状态。

具体地，所述光学成像器件工作在可见光或非可见光波长范围内，作为一种实现方式，光学成像模块的一种具体的器件形态包括CCD(CHARGE COUPLED DEVICE:电荷耦合器件) 成像模块或CMOS(COMPLEMENTARY METAL OXIDE SEMICONDUCTER:互补金属氧化物半导体) 成像模块。

具体地，所述CPIII（CONTRL PONT III）控制点，为铁路轨道面控制点。

作为本发明给出的方法和系统实施例在轨道交通中的具体应用方式，第一、第二和第三基准点的布设方式如下：

作为第二基准点与第三基准点的点位为上下布局的一种实现方式，包括：

将第二基准点和第三基准点设置在第一基准点的前方，并且，将第三基准点设置在第二基准点上方；

具体地，将第一基准点设置在轨道行驶轨的一侧，沿轨道延伸方向将第二基准点和第三基准点设置在第一基准点的前方并且位于轨道的同一侧；或

将第一基准点设置在轨道行驶轨的一侧，沿轨道延伸方向将第二基准点和第三基准点设置在第一基准点的前方并且位于轨道的另一侧。

进一步地，所述将第一基准点设置在轨道行驶轨的一侧，沿轨道延伸方向将第二基准点和第三基准点设置在第一基准点的前方并且位于轨道的同一侧，包括：

将第二基准点设置在接触网支柱的下部，将第三基准点设置在接触网支柱的上部；或

将第二基准点设置在特设测量用支柱的下部，将第三基准点设置在特设测量用支柱的上部。

进一步地，所述将第一基准点设置在轨道行驶轨的一侧，沿轨道延伸方向将第二基准点和第三基准点设置在第一基准点的前方并且位于轨道的另一侧，包括：

将第二基准点设置在位于所述轨道行驶轨另一侧的接触网支柱的下部，将第三基准点设置在接触网支柱的上部；或

将第二基准点设置在位于所述轨道行驶轨另一侧的特设测量用支柱的下部，将第三基准点设置在特设测量用支柱的上部。

优选地，所述第二基准点与第三基准点在同一垂线上，经过第一基准点、第二基准点和第三基准点的面形波束构成一个竖垂面。

作为第二基准点与第三基准点的点位为左右布局的一种实现方式，包括：

将第二基准点和第三基准点设置在第一基准点的前方，并且，将第三基准点设置在第二基准点左方或右方；

具体地，将第一基准点设置在轨道行驶轨的一侧，沿轨道延伸方向将第二基准点和第三基准点设置在第一基准点的前方，使第二基准点和第三基准点位于轨道行驶轨的同一侧并且与第一基准点位于所述轨道行驶轨的不同侧；或

将第一基准点设置在轨道行驶轨的一侧，沿轨道延伸方向将第二基准点和第三基准点设置在第一基准点的前方，使第二基准点和第三基准点位于轨道行驶轨的不同侧并且使第二基准点或第三基准点与第一基准点位于所述轨道行驶轨的同一侧。

进一步地，所述将第一基准点设置在轨道行驶轨的一侧，沿轨道延伸方向将第二基准点和第三基准点设置在第一基准点的前方，使第二基准点和第三基准点位于轨道行驶轨的同一侧并且与第一基准点位于所述轨道行驶轨的不同侧，包括：

将第二基准点和第三基准点中的至少一个设置在CPIII控制点处；或

将第二基准点和第三基准点中的至少一个设置在接触网支柱处；或

将第二基准点和第三基准点中的至少一个设置在特设测量用支柱处。

进一步地，所述将第一基准点设置在轨道行驶轨的一侧，沿轨道延伸方向将第二基准点和第三基准点设置在第一基准点的前方，使第二基准点和第三基准点位于轨道行驶轨的不同侧并且使第二基准点或第三基准点与第一基准点位于所述轨道行驶轨的同一侧，包括：

将第二基准点和第三基准点中的至少一个设置在CPIII控制点处；或

将第二基准点和第三基准点中的至少一个设置在接触网支柱处；或

将第二基准点和第三基准点中的至少一个设置在特设测量用支柱处。

优选地，所述第二基准点与第三基准点在同一水平线上，并且经过第一基准点、第二基准点和第三基准点的面形波束构成一个水平面。

作为本发明给出的方法和系统实施例在道路交通中的具体应用方式，第一、第二和第三基准点的布设方式如下：

作为第二基准点与第三基准点的点位为上下布局的一种实现方式，包括：

将第二基准点和第三基准点设置在第一基准点的前方，并且，将第三基准点设置在第二基准点上方；

具体地，将第一基准点设置在车道的一侧，沿车道延伸方向将第二基准点和第三基准点设置在第一基准点的前方并且位于车道的同一侧；或

将第一基准点设置在车道的一侧，沿车道延伸方向将第二基准点和第三基准点设置在第一基准点的前方并且位于车道的另一侧；或

将第一基准点设置在车道的上方，沿车道延伸方向将第二基准点和第三基准点设置在第一基准点的前方并且位于所述车道的上方。

进一步地，所述将第一基准点设置在车道的一侧，沿车道延伸方向将第二基准点和第三基准点设置在第一基准点的前方并且位于车道的同一侧，包括：

将第二基准点设置在路灯支柱的下部，将第三基准点设置在路灯支柱的上部；或

将第二基准点设置在特设测量用支柱的下部，将第三基准点设置在特设测量用支柱的上部。

进一步地，所述将第一基准点设置在车道的一侧，沿车道延伸方向将第二基准点和第三基准点设置在第一基准点的前方并且位于车道的另一侧，包括：

将第二基准点设置在位于所述车道另一侧的路灯支柱的下部，将第三基准点设置在路灯支柱的上部；或

将第二基准点设置在位于所述车道另一侧的特设测量用支柱的下部，将第三基准点设置在特设测量用支柱的上部。

优选地，所述第二基准点与第三基准点在同一垂线上，经过第一基准点、第二基准点和第三基准点的面形波束构成一个竖垂面。

具体地，所述将第一基准点设置在车道的上方，沿车道延伸方向将第二基准点和第三基准点设置在第一基准点的前方并且位于所述车道的上方，用于形成从车道上方对车道区域照射的竖立的面形波束。

进一步地，所述从车道上方对车道区域照射的竖立的面形波束用于检测在车道区域内所处位置。

本发明实施例提供的方法及装置可以全部或者部分地使用电子技术、光电检测技术和自动控制技术实现；本发明实施例提供的方法，可以全部或者部分地通过软件指令和/或者硬件电路来实现；本发明实施例提供的装置包含的模块或单元，可以采用电子元器件、光-电/电-磁转换器件、驱动/拖动电机实现。

以上所述，只是本发明的较佳实施方案而已，并非用来限定本发明的保护范围。任何本发明所述领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本发明的保护范围以所附权利要求的界定范围为准。

本发明给出测距方法及装置，克服了全站仪测量设备昂贵效率低，摄影测量法需要借助检测小车，视准线法在距离较长的情况下照准误差成倍增加，不能产生观测基准面提高测量效率这些缺点中的至少一种。成本低、精度高、效率高，具有实用性。

Claims (8)

1.一种物体相对位置检测光束发送方法，包括：

经过第一基准位置对应的第一基准点发射面状激光波束，使所述面状激光波束的不同部分分别对第二基准位置对应的第二基准点和第三基准位置对应的第三基准点同时照射；

使用第一和第二基准光靶分别获取所述面状激光波束对所述第二基准点和第三基准点的照射位置信息，根据该照射位置信息调整面状激光波束的照射方向和波束面法向中的至少一种，使该面状激光波束对所述第二基准点和第三基准点的照射位置误差小于预定基准面误差门限；具体包括：获取面状激光波束包含的一字形波束或一字形波束元素的厚度维角平分面至第二基准位置对应的第二基准点的距离d2，获取面状激光波束包含的一字形波束或一字形波束元素的厚度维角平分面至第三基准位置对应的第三基准点的距离d3；判断距离d2和距离d3中是否有一项大于预定基准面误差门限；若是，则调整面状激光波束的照射方向和波束面法向中的至少一种，使距离d2和距离d3均小于预定基准面误差门限；若否，则不调整面状激光波束的照射方向和波束面法向；

其中，

所述面状激光波束，是指波束的横截面形状中或波束照射在与波束主传播方向相垂直的平面上所形成的光斑中包含一字形状的激光波束；

经过所述第一基准点对所述第二基准点和第三基准点的照射位置误差小于预定基准面误差门限的面状激光波束的波束面，被用作第一观测基准面，第一观测基准面被用于检测待测物体的位置参照点相对于该观测基准面的位置或位移。

2.如权利要求1所述的方法，其中，

所述经过第一基准位置对应的第一基准点发射面状激光波束，使所述面状激光波束的不同部分分别对第二基准位置对应的第二基准点和第三基准位置对应的第三基准点同时照射，包括：

获取面状激光波束对第二基准位置处的第一基准光靶和第三基准位置处的第二基准光靶的照射位置信息；

使用面状激光波束对所述第一和第二基准光靶的照射位置信息，以第一轴线和第二轴线中的至少一个为转轴转动光反射单元使所述面状激光波束的不同部分分别对第二基准位置对应的第二基准点和第三基准位置对应的第三基准点同时照射。

3.如权利要求2所述的方法，其中，

所述获取面状激光波束对第二基准位置处的第一基准光靶和第三基准位置处的第二基准光靶的照射位置信息，包括：

使用第一、第二和第三基准位置的坐标信息确定第一基准位置与第二和第三基准位置间的方向关系，或使用第一、第二和第三基准点的坐标信息确定由第一、第二和第三基准点确定的平面的方向或位置关系；或

获取面状激光波束的第一部分照射在位于第二基准位置的基准光靶上的位置与第二基准点间的相对位置关系，以及获取面状激光波束的第二部分照射在位于第三基准位置的基准光靶上的位置与第三基准点间的相对位置关系。

4.如权利要求1至3任一项所述的方法，还包括如下至少一种步骤：

通过将透镜移入光路、将透镜移出光路和改变透镜在光路上的位置中的至少一种方式调整面状激光波束的宽度或一字形光斑的长度，使面状激光波束的宽度或一字形光斑的长度能够同时覆盖第二基准点和第三基准点；以及

通过将透镜移入光路、将透镜移出光路和改变透镜在光路上的位置中的至少一种方式调整面状激光波束的厚度或一字形光斑的粗细，使面状激光波束在第二基准点和第三基准点具有便于观测的厚度或一字形光斑的粗细。

5.一种物体相对位置检测光束发送装置，包括：

面状激光波束照射模块，面状激光波束照射控制模块及照射位置信息获取模块；其中，

面状激光波束照射模块，用于经过第一基准位置对应的第一基准点发射面状激光波束，使所述面状激光波束的不同部分分别对第二基准位置对应的第二基准点和第三基准位置对应的第三基准点同时照射；以及，用于使用第一和第二基准光靶分别获取所述面状激光波束对所述第二基准点和第三基准点的照射位置信息，根据该照射位置信息调整面状激光波束的照射方向和波束面法向中的至少一种，使该面状激光波束对所述第二基准点和第三基准点的照射位置误差小于预定基准面误差门限；面状激光波束照射模块包括激光光源子模块、激光波束整形子模块、激光反射面子模块和激光反射面转动伺服子模块；

面状激光波束照射控制模块，用于对面状激光波束照射模块进行控制，使经过第一基准点发射的面状激光波束的不同部分分别对第二基准点和第三基准点同时照射，使该面状激光波束对所述第二基准点和第三基准点的照射位置误差小于预定基准面误差门限，面状激光波束照射控制模块包括面状激光波束的照射方向控制子模块、波束面法向指向控制子模块、面状激光波束的波束宽度控制子模块、面状激光波束的波束厚度控制子模块和基准点坐标存储子模块中的至少一种；

照射位置信息获取模块，用于从第一和第二基准光靶分别获取所述面状激光波束对所述第二基准点和第三基准点的照射位置信息，并将所述照射位置信息送往面状激光波束照射控制模块，照射位置信息获取模块包括数据传输子模块、基准点坐标存储子模块和光学成像传感器子模块中的至少一种；

所述面状激光波束照射模块，面状激光波束照射控制模块及照射位置信息获取模块，共同用于使用第一和第二基准光靶分别获取所述面状激光波束对所述第二基准点和第三基准点的照射位置信息，根据该照射位置信息调整面状激光波束的照射方向和波束面法向中的至少一种，使该面状激光波束对所述第二基准点和第三基准点的照射位置误差小于预定基准面误差门限的操作，包括如下操作步骤：

照射位置信息获取模块，获取面状激光波束包含的一字形波束或一字形波束元素的厚度维角平分面至第二基准位置对应的第二基准点的距离d2，获取面状激光波束包含的一字形波束或一字形波束元素的厚度维角平分面至第三基准位置对应的第三基准点的距离d3；

面状激光波束照射控制模块使用照射位置信息获取模块获取的d2和d3，判断距离d2和距离d3中是否有一项大于预定基准面误差门限；若是，则控制面状激光波束照射模块使其调整面状激光波束的照射方向和波束面法向中的至少一种，使距离d2和距离d3均小于预定基准面误差门限；若否，则不调整面状激光波束的照射方向和波束面法向；

其中，

所述面状激光波束，是指波束的横截面形状中或波束照射在与波束主传播方向相垂直的平面上所形成的光斑中包含一字形状的激光波束；

经过所述第一基准点对所述第二基准点和第三基准点的照射位置误差小于预定基准面误差门限的面状激光波束的波束面，被用作第一观测基准面，第一观测基准面被用于检测待测物体的位置参照点相对于该观测基准面的位置或位移。

6.根据权利要求5所述的装置，其中，

所述面状激光波束照射模块，面状激光波束照射控制模块及照射位置信息获取模块，共同用于执行经过第一基准位置对应的第一基准点发射面状激光波束，使所述面状激光波束的不同部分分别对第二基准位置对应的第二基准点和第三基准位置对应的第三基准点同时照射的操作，包括如下操作步骤：

照射位置信息获取模块用于获取面状激光波束对第二基准位置处的第一基准光靶和第三基准位置处的第二基准光靶的照射位置信息；

面状激光波束照射控制模块使用照射位置信息获取模块获取的面状激光波束对所述第一和第二基准光靶的照射位置信息，控制面状激光波束照射模块以第一轴线和第二轴线中的至少一个为转轴转动光反射单元使所述面状激光波束的不同部分分别对第二基准位置对应的第二基准点和第三基准位置对应的第三基准点同时照射。

7.根据权利要求6所述的装置，其中，

所述照射位置信息获取模块，用于执行获取面状激光波束对第二基准位置处的第一基准光靶和第三基准位置处的第二基准光靶的照射位置信息的操作，包括如下操作步骤：

使用第一、第二和第三基准位置的坐标信息确定第一基准位置与第二和第三基准位置间的方向关系，或使用第一、第二和第三基准点的坐标信息确定由第一、第二和第三基准点确定的平面的方向或位置关系；或

获取面状激光波束的第一部分照射在位于第二基准位置的基准光靶上的位置与第二基准点间的相对位置关系，以及获取面状激光波束的第二部分照射在位于第三基准位置的基准光靶上的位置与第三基准点间的相对位置关系。

8.根据权利要求5至7任一项所述的装置，其中，

面状激光波束照射模块和面状激光波束照射控制模块还用于执行如下至少一种操作：

通过将透镜移入光路、将透镜移出光路和改变透镜在光路上的位置中的至少一种方式调整面状激光波束的宽度或一字形光斑的长度，使面状激光波束的宽度或一字形光斑的长度能够同时覆盖第二基准点和第三基准点；以及

通过将透镜移入光路、将透镜移出光路和改变透镜在光路上的位置中的至少一种方式调整面状激光波束的厚度或一字形光斑的粗细，使面状激光波束在第二基准点和第三基准点具有便于观测的厚度或一字形光斑的粗细。

Images