CN108088374B - 一种光束切换方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明给出一种光束切换方法及装置，所述方法包括：使用一维、二维和三维测量光靶中的任一种从至少一个观测基准面的预定邻域内接收覆盖该观测基准面的面状激光波束的照射信息；和/或观测测距激光束的照射信息或发送测距激光束；在测量光靶从第一区域内的第一观测位置移动至第二区域内的第二观测位置的过程中，在移动至所述第二观测位置之前完成面状激光波束和测距激光束中至少一种的切换。精度高、可靠性高、成本低且易于布设。

Description

一种光束切换方法及装置

技术领域

本发明涉及自动测量领域，尤其涉及一种光束切换方法及装置。

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，不能使用面状激光波束设置观测基准面，不能在观测基准面间实现光束切换，测量效率低、精度受维度方向的影响。

发明内容

本发明给出一种光束切换方法及装置，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，不能使用面状激光波束设置观测基准面，不能在观测基准面间实现光束切换，测量效率低、精度受维度方向的影响这些缺点中的至少一种。

本发明给出一种光束切换方法,包括如下步骤：

使用一维、二维和三维测量光靶中的任一种从至少一个观测基准面的预定邻域内接收覆盖该观测基准面的面状激光波束的照射信息； 和/或

观测测距激光束的照射信息或发送测距激光束；

在测量光靶从第一区域内的第一观测位置移动至第二区域内的第二观测位置的过程中， 在移动至所述第二观测位置之前完成面状激光波束和测距激光束中至少一种的切换；

其中，

所述测距激光束用于获取待测物体的位置参照点相对于测距基准点的距离；

所述一个观测基准面由三个点位已知或点位不变的基准点确定；

当存在两个或三个观测基准面时，一个观测面与另外至少一个观测面相交或垂直相交；

第一区域与第二区域相邻或存在交叠。

本发明给出一种光束切换装置,包含如下模块：

基准面激光束照射信息获取模块和测距激光束模块中的至少一种，以及光束切换控制模块；其中，

基准面激光束照射信息获取模块，用于使用一维、二维和三维测量光靶中的任一种从至少一个观测基准面的预定邻域内接收覆盖该观测基准面的面状激光波束的照射信息，包括光散射面单元，包括一维、二维和三维测量光靶子模块中的任一种；

测距激光束模块，用于观测测距激光束的照射信息或发送测距激光束，包括光散射体子模块和光学成像传感器子模块，或包括测距激光束发送子模块；

光束切换控制模块，用于在测量光靶从第一区域内的第一观测位置移动至第二区域内的第二观测位置的过程中， 在移动至所述第二观测位置之前完成面状激光波束和测距激光束中至少一种的切换，包括数据处理子模块和数据传输子模块中的至少一种；

其中，

所述测距激光束用于获取待测物体的位置参照点相对于测距基准点的距离；

所述一个观测基准面由三个点位已知或点位不变的基准点确定；

当存在两个或三个观测基准面时，一个观测面与另外至少一个观测面相交或垂直相交；

第一区域与第二区域相邻或存在交叠。

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，不能使用面状激光波束设置观测基准面，不能在观测基准面间实现光束切换，测量效率低、精度受维度方向的影响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光束切换方法流程图；

图2为本发明实施例给出的一种光束切换装置组成示意图；

图3为本发明实施例给出的一种物体位置确定装置包含的三维测量光靶组成示意图。

实施例

本发明给出一种光束切换方法及装置，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，不能使用面状激光波束设置观测基准面，不能在观测基准面间实现光束切换，测量效率低、精度受维度方向的影响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，⊥字形波束，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。

实施例一，一种光束切换方法举例

参见图1所示，本发明提供的一种光束切换方法实施例,包括如下步骤：

步骤S110,使用一维、二维和三维测量光靶中的任一种从至少一个观测基准面的预定邻域内接收覆盖该观测基准面的面状激光波束的照射信息； 和/或

观测测距激光束的照射信息或发送测距激光束；

步骤S120,在测量光靶从第一区域内的第一观测位置移动至第二区域内的第二观测位置的过程中， 在移动至所述第二观测位置之前完成面状激光波束和测距激光束中至少一种的切换；

其中，

所述测距激光束用于获取待测物体的位置参照点相对于测距基准点的距离；

所述一个观测基准面由三个点位已知或点位不变的基准点确定；

当存在两个或三个观测基准面时，一个观测面与另外至少一个观测面相交或垂直相交；

第一区域与第二区域相邻或存在交叠。

本实施例给出的方法，其中，

所述观测基准面的预定邻域由至该观测基准面的距离小于预定距离值门限的点构成，所述预定距离值门限在大于零米小于或等于10米范围内取值；

优选地，预定距离值门限在大于零米小于或等于1米范围内取值；

更优选地，预定距离值门限在大于零毫米小于或等于10毫米范围内取值。

本实施例给出的方法，其中，

所述观测基准面，其构建方法包括如下至少一种步骤：

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；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；

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；

经过第七基准位置对应的第七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八基准位置对应的第八基准点和第九基准位置对应的第九基准点同时照射；将经过所述第七基准点照向第八和第九基准点的面状激光波束的波束面作为第三观测基准面；以及

经过第一基准位置对应的第一基准点发射“L”形面状激光波束，使所述“L”形面状激光波束的拐点对第二基准位置对应的第二基准点照射，使所述“L”形面状激光波束的拐点之外的横线部分或竖线部分对第三基准位置对应的第三基准点同时照射；将经过所述第一基准点照向第二和第三基准点的“L”形面状激光波束的横线部分和竖线部分对应的波束面分别作为第一和第二观测基准面；

优选地，“L”形面状激光波束的横线部分和竖线部分对应的波束面为相互垂直的波束面。

具体地，所述“L”形面状激光波束，为在其主照射方向的垂面上的截面形状为“L”形的波束，或为在其主照射方向的垂面上的截面形状为包含“L”形元素的⊥字形波束，或十字形波束。

本实施例中，所述第一、第二和第三观测基准面之间为相互相交或相互垂直的关系。

当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；或

第一、第二、第三、第七、第八和第九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七、第八和第九基准位置中的一个位于相同的地理位置；或

第四、第五、第六、第七、第八和第九基准位置位于不同的地理位置，或第四、第五和第六基准位置中至少有一个与第七、第八和第九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。

本实施例中，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。

本实施例中，所述覆盖观测基准面的面状激光波束，包括：

其厚度维角平分面与三个处于不同位置的基准点的距离分别小于预定基准面误差门限的面状激光波束，所述观测基准面为穿过所述三个处于不同位置的基准点的平面，优选地，该面状激光波束为一字形波束或包含一字形波束元素的波束；或

其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与三个处于不同位置的基准点的距离分别小于预定基准面误差门限的面状激光波束，所述观测基准面为穿过所述三个处于不同位置的基准点的平面，优选地，该面状激光波束为一字形波束或包含一字形波束元素的波束。

本实施例给出的方法，其中，

所述一维测量光靶，包括长条形散射面或柱形散射面中的任一种所在的无源散射体，或包括在一个维度上布设的固定或可移动的光探测器；

所述无源散射体和光探测器中的任一种用于测量光靶包含的测距基准点或待测物体的位置参照点相对于观测基准面的位置。

本实施例给出的方法，其中，

所述二维测量光靶，包括一个散射面构成的一个无源平面，或包括由一个平面构成的有源平面；

所述无源平面和有源平面中的任一种与观测基准面的交线用于测量光斑或波束面的走向，或用于确定测量光靶相对于观测基准面的倾斜角度。

具体地，同一个有源或无源平行面对具有相同的法线方向，当所述测量光靶包含两个或两个以上的平行面对时，不同的平行面对的法线方向不同。

具体地，同一个有源或无源平行面对可以同时从不同的观测基准面的预定邻域内接收覆盖该观测基准面的面状激光波束的照射。

具体地，所述无源平行面对或有源平行面对的尺度为已知，两个平行面的间距为已知。

进一步地，当平行面对为两个具有正方形边缘的平面时，正方形的边长为已知。

进一步地，在平行面对包含的两个具有正方形边缘的平面上，布设有位置已知的测量标志点或测量控制点。

本实施例给出的方法，其中，

所述三维测量光靶，包括由两个平行的散射面构成的一个无源平行面对，或包括由两个平行面构成的一个有源平行面对，所述平行面对用于确定观测基准面相对于测量光靶的走向，或用于确定测量光靶相对于观测基准面的倾斜角度。

具体地，同一个有源或无源平行面对具有相同的法线方向，当所述测量光靶包含两个或两个以上的平行面对时，不同的平行面对的法线方向不同。

具体地，同一个有源或无源平行面对可以同时从不同的观测基准面的预定邻域内接收覆盖该观测基准面的面状激光波束的照射。

具体地，所述无源平行面对或有源平行面对的尺度为已知，两个平行面的间距为已知。

本实施例中，作为有源平行面对的一种具体实现方式，有源平行面对包含的第一和第二平面为长方形平面或正方形平面。

本实施例中，作为有源平行面对的一种具体实现方式，有源平行面对包含的光探测器或光学成像传感器所在第一平面为一长条形平面或由两个长条形构成的十字形平面，所在第二平面为长方形平面或正方形平面。

本实施例中，作为无源平行面对的一种具体实现方式，无源平行面对包含的散射面所在的第一和第二平面为长方形平面或正方形平面。

本实施例中，作为无源平行面对的一种具体实现方式，无源平行面对包含的散射面所在的第一平面为一长条形平面或由两个长条形构成的十字形平面，第二平面为长方形平面或正方形平面。

具体地，同一个有源或无源平行面对具有相同的法线方向，当所述测量光靶包含两个或两个以上的平行面对时，不同的平行面对的法线方向不同。

具体地，同一个有源或无源平行面对可以同时从不同的观测基准面的预定邻域内接收覆盖该观测基准面的面状激光波束的照射。

进一步地，当平行面对为两个具有正方形边缘的平面时，正方形的边长为已知。

进一步地，在平行面对包含的两个具有正方形边缘的平面上，布设有位置已知的测量标志点或测量控制点。

具体地，作为测量光靶包含的有源或无源平行面对的一种实现方式，包括：

使用第一正方形平面作为第一平行面，使用第二正方形平面作为第二平行面，第一正方形平面边长小于第二正方形平面的边长，第一正方形平面的四个顶点均位于第二正方形平面的对角线上，第一正方形平面与第二正方形平面间距为已知的大于零的数值，并且，第一正方形平面与观测基准面光源的距离小于第二正方形平面与观测基准面光源的距离。

本实施例给出的方法，其中，

所述使用一维、二维和三维测量光靶中的任一种从至少一个观测基准面的预定邻域内接收覆盖该观测基准面的面状激光波束的照射信息，其中，

所述使用一维测量光靶从至少一个观测基准面的预定邻域内接收覆盖该观测基准面的面状激光波束的照射信息，包括：

使用一维测量光靶的长条形散射面或柱形散射面从同一个观测基准面的预定邻域内接收覆盖该观测基准面的面状激光波束的照射，并使用光学成像传感器从所述散射面上获取所述面状激光波束的照射光斑的图像；以及

使用位于一维测量光靶的一个维度内的固定或可移动光探测器从同一个观测基准面的预定邻域内接收覆盖该观测基准面的面状激光波束的直接照射，获取所述面状激光波束在所述维度内的照射点；

所述使用二维测量光靶从至少一个观测基准面的预定邻域内接收覆盖该观测基准面的面状激光波束的照射信息，包括：

使用二维测量光靶的一个散射面从同一个观测基准面的预定邻域内接收覆盖该观测基准面的面状激光波束的照射，并使用光学成像传感器从所述散射面上获取所述面状激光波束的照射光斑的图像；

使用位于二维测量光靶的一个平面内的固定或可移动光探测器从同一个观测基准面的预定邻域内接收覆盖该观测基准面的面状激光波束的直接照射，获取所述面状激光波束在一个平面内的两个或两个以上的照射点；以及

使用分别位于二维测量光靶的一个平面内的固定或可移动光学成像传感器从同一个观测基准面的预定邻域内接收覆盖该观测基准面的面状激光波束的直接照射，获取所述面状激光波束在该平面内的照射图象;

所述使用三维测量光靶从至少一个观测基准面的预定邻域内接收覆盖该观测基准面的面状激光波束的照射信息，包括如下至少一种步骤：

使用三维测量光靶的两个平行的散射面从同一个观测基准面的预定邻域内接收覆盖该观测基准面的面状激光波束的照射，并使用光学成像传感器从所述两个平行的散射面上获取所述面状激光波束的照射光斑的图像；

使用分别位于三维测量光靶的两个平行面内的固定或可移动光探测器从同一个观测基准面的预定邻域内接收覆盖该观测基准面的面状激光波束的直接照射，获取所述面状激光波束在两个平面内的三个或三个以上的照射点；以及

使用分别位于三维测量光靶的两个平行面内的固定或可移动光学成像传感器从同一个观测基准面的预定邻域内接收覆盖该观测基准面的面状激光波束的直接照射，获取所述面状激光波束在两个平面内的照射图象。

具体地，所述观测基准面的预定邻域内的面状激光波束的直接照射，是指从光源端发射的面状激光波束不经过反射或散射直接照射到光探测器上，或，从光源端发射的面状激光波束不经过反射或散射直接照射到光学成像传感器上。

具体地，所述观测基准面的预定邻域内的面状激光波束是指光束的厚度维角平分面与观测基准面重合或光束的厚度维内包含观测基准面的面状激光波束。

本实施例给出的方法，其中，

所述观测测距激光束的照射信息或发送测距激光束，其中，

所述观测测距激光束的照射信息，包括：

对应于一维、二维和三维测量光靶中的任一种，使用测量光靶上的光探测器或光学成像传感器获取测距激光束的直接照射点，使用该直接照射点确定测距光束在测量光靶上相对于距离测量点的照射位置；或

使用光学成像传感器获取测距激光束在测量光靶上的照射光斑，使用该测量光斑确定测距光束在测量光靶上相对于距离测量点的照射位置；

所述发送测距激光束，包括：

对应于一维、二维和三维测量光靶中的任一种，从测量光靶上的距离测量点向位置已知的测距基准点发送测距激光束，该测距激光束用于获取待测物体的位置参照点或距离测量点相对于测距基准点的距离。

具体地，所述测距激光束从位置已知的测距基准点照向测量光靶，该测距激光束用于获取待测物体的位置参照点相对于测距基准点的距离；

具体地，所述测量光靶上的距离测量点与待测物体的位置参照点为点位相同或点位不同的点，并且所述测量光靶上的距离测量点与待测物体的位置参照点保持已知的点位对应关系。

具体地，测量光靶上的距离测量点的数量为一个或大于一个的自然数。

本实施例给出的方法，其中，

所述观测测距激光束的照射信息，进一步包括：

将观测到的测距激光束的照射信息发送至距离测量波束发送端，用于激光测距波束发送端调整波束照射方向以保持对测量光靶的跟踪测距。

进一步地，所述保持对测量光靶的跟踪测距，包括：

激光测距波束发送端调整波束照射方向使之对光靶上的距离测量点或待测物体的位置参照点保持跟踪照射。

本实施例给出的方法，还包括：

使用所述面状激光波束的照射信息和由所述测距激光束获取的距离确定待测物体的位置；或

将所述面状激光波束的照射信息和由发送测距激光束获取的距离发送至位置确定单元；或

将所述面状激光波束的照射信息发送至位置确定单元，并且将测距激光束的照射信息发送至测距单元；

其中，

所述使用所述面状激光波束的照射信息和由所述测距激光束获取的距离确定待测物体的位置，包括：

对应于一维测量光靶，使用面状激光波束对一维测量光靶的照射点的位置信息确定观测基准面相对于该测量光靶上的待测物体的位置参照点的距离，并且，使用由测距激光束获取的距离确定测距基准点至待测物体的位置参照点的距离；或，使用面状激光波束对一维测量光靶的照射点的位置信息确定观测基准面相对于该测量光靶上的距离测量点的距离，并且，使用由测距激光束获取的距离确定测距基准点至距离测量点的距离；

对应于二维测量光靶，使用测量光靶包含的散射面截获的特定观测基准面的预定邻域内的面状激光波束的一字形照射光斑的图象、光探测器在其所在平面获取的面状激光波束的照射位置和光学成像传感器在其所在平面获取的面状激光波束的照射位置中的至少一种，确定观测基准面与散射体所在面的交线，将待测物体的位置参照点相对于该交线的距离值作为待测物体的位置参照点至观测基准面的距离值或距离的近似值，并且，使用由测距激光束获取的距离确定测距基准点至距离测量点的距离；

对应于三维测量光靶，使用测量光靶的两个平行的散射面或包含光探测器和光学成像传感器中的任一种的有源平行面对从同一个观测基准面的预定邻域内接收覆盖该观测基准面的面状激光波束的照射获取的照射光斑的图像，确定所述观测基准面对两个平行的散射面或对有源平行面对的切面，将待测物体的位置参照点和距离测量点中的任一种相对于切面的距离值作为待测物体的位置参照点或距离测量点相对于观测基准面的距离值，并且，使用由测距激光束获取的距离确定测距基准点至距离测量点的距离；

所述将所述面状激光波束的照射信息和由发送测距激光束获取的距离发送至位置确定单元，包括：

将面状激光波束的照射光斑图象、面状激光波束的照射点位参数、面状激光波束对二维光靶的交线表达参数、面状激光波束对三维光靶的切面表达参数，以及通过发送测距激光束获取的距离中的至少一种发送至位置确定单元；

所述将所述面状激光波束的照射信息发送至位置确定单元，并且将测距激光束的照射信息发送至测距单元，包括：

将面状激光波束的照射光斑图象、面状激光波束的照射点位参数、面状激光波束对二维光靶的交线表达参数、面状激光波束对三维光靶的切面表达参数发送至位置确定单元，并且，将观测到的测距激光束的照射光斑信息、由光电探测器和光学成像传感器获取的测距激光束的直接照射点位信息中的至少一种发送至测距单元。

具体地，使用测量光靶包含的固定或可移动光探测器截获的特定观测基准面的预定邻域内的面状激光波束的两个或两个以上的照射位置，确定观测基准面与光探测器所在面的交线，将待测物体的位置参照点相对于该交线的距离值作为待测物体的位置参照点至观测基准面的距离的近似值。

具体地，使用位于测量光靶两个平行面内的固定或可移动光探测器从同一个观测基准面的预定邻域内接收覆盖该观测基准面的面状激光波束的照射获取的三个或三个以上且位于两个平行的面上的照射点位置，确定所述观测基准面对两个平行的散射面的切面，将待测物体的位置参照点相对于该切面的距离值作为待测物体的位置参照点相对于观测基准面的距离值。

具体地，使用测量光靶包含的固定或可移动光学成像传感器截获的特定观测基准面的预定邻域内的照射图象，确定观测基准面与光学成像传感器所在面的交线，将待测物体的位置参照点相对于该交线的距离值作为待测物体的位置参照点至观测基准面的距离的近似值。

具体地，使用分别位于测量光靶的两个平行面内的固定或可移动光学成像传感器从同一个观测基准面的预定邻域内接收覆盖该观测基准面的面状激光波束在两个平面内的照射图象，确定所述观测基准面对所述两个平行面的切面，将待测物体的位置参照点相对于该切面的距离值作为待测物体的位置参照点相对于观测基准面的距离值。

本实施例给出的方法，其中，

使用测量光靶的两个平行的散射面从同一个观测基准面的预定邻域内接收覆盖该观测基准面的面状激光波束的照射获取的照射光斑的图像，确定所述观测基准面对两个平行的散射面的切面，将待测物体的位置参照点相对于切面的距离值作为待测物体的位置参照点相对于观测基准面的距离值，包括：

使用光学成像传感器获取测量光靶的两个平行的散射面从同一个观测基准面的预定邻域内接收覆盖该观测基准面的面状激光波束的在第一散射面和第二散射面上的照射光斑的图像；

使用第一散射面上的照射光斑的图像求取该照射光斑在一字形长度方向上的中心线，将该中心线作为观测基准面与第一散射面的交线A，使用第二散射面上的照射光斑的图像求取该照射光斑在一字形长度方向上的中心线，将该中心线作为观测基准面与第二散射面的交线B；

使用基于测量光靶的坐标系及该坐标系中位置已知的点在交线A上确定两个点PA1和PA2的坐标，在交线B上确定一个点PB1的坐标,使用点PA1、PA2和PB1的坐标确定观测基准面对测量光靶包含的两个平行的散射面的切面或切面方程；或

使用基于测量光靶的坐标系及该坐标系中位置已知的点在交线A上确定一个点PA1的坐标，在交线B上确定两个点PB1和PB2的坐标,使用点PA1、PPB1和PB2的坐标确定观测基准面对测量光靶包含的两个平行的散射面的切面或切面方程；

使用测量光靶包含的位置参照点在基于测量光靶的坐标系中的坐标值，以及所述的切面方程，计算位置参照点至观测基准面的距离值。

具体地，所述基于测量光靶的坐标系为坐标原点和坐标轴随测量光靶的移动而同步移动，随测量光靶的转动而同步转动的坐标系，或者说，在基于测量光靶的坐标系中，测量光靶上的点的坐标值不随测量光靶的移动或转动发生变化。

具体地，所述测量光靶包含的第一散射面和第二散射面的边长为已知，第一散射面和第二散射面的的间距为已知；和/或，

所述测量光靶包含的第一散射面和第二散射面分别包含位置或尺度已知的测量标志点，或测量光靶包含的第一散射面和第二散射面分别包含位置或尺度已知的测量控制点。

进一步地，所述测量标志点或测量控制点为无源或有源。

作为一种基于测量光靶的坐标系的具体实现方式，包括：

使用第一正方形平面作为第一平行面，使用第二正方形平面作为第二平行面，第一正方形平面边长小于第二正方形平面的边长，第一正方形平面的四个顶点均位于第二正方形平面的对角线上，第一正方形平面与第二正方形平面间距为已知的大于零的数值，并且，第一正方形平面与观测基准面光源的距离小于第二正方形平面与观测基准面光源的距离；

使用第二正方形平面的一个顶角对应的两个直角边作为X轴和Y轴，使用穿过该顶角且与第二正方形所在平面垂直的直线作为Z轴，构建基于测量光靶的直角坐标系；或

使用第一正方形平面的一个顶角对应的两个直角边作为X轴和Y轴，使用穿过该顶角且与第一正方形所在平面垂直的直线作为Z轴，构建基于测量光靶的直角坐标系；或

使用第一正方形平面的两个对角线的焦点作为坐标系原点，穿过该原点与第一正方形的两个相互垂直的边分别平行的两条线中一个作为X轴，一个作为Y轴，使用穿过该原点且与第一正方形所在平面垂直的直线作为Z轴，构建基于测量光靶的直角坐标系。

本实施例给出的方法,其中，

所述在测量光靶从第一区域内的第一观测位置移动至第二区域内的第二观测位置的过程中， 在移动至所述第二观测位置之前完成面状激光波束和测距激光束中至少一种的切换，包括如下至少一种步骤：

面状激光波束切换步骤，移动测量光靶从第一面状激光波束覆盖的第一区域进入第二面状激光波束覆盖的第二区域的过程中，根据波束切换指示信息、地理位置信息、第一面状激光波束的光斑厚度信息、第一面状激光波束的强度信息、第二面状激光波束的光斑厚度信息、第二面状激光波束的强度信息、第一面状激光波束与第二面状激光波束在光斑厚度上的差别信息、第一面状激光波束与第二面状激光波束在强度上的差别信息中的至少一种，将对第一面状激光波束的观测切换为对第二面状激光波束的观测；

测距激光束观测切换步骤，移动测量光靶从第一测距激光波束覆盖的第一区域进入第二测距激光波束覆盖的第二区域的过程中，根据测距激光束切换指示信息、地理位置信息、第一测距激光束的光斑尺度信息、第一测距激光束的波长信息、第一测距激光束的强度信息、第二测距激光束的光斑尺度信息、第二测距激光束的波长信息、第二测距激光束的强度信息、第一测距激光束与第二测距激光束在光斑尺度上的差别信息、第一测距激光束与第二测距激光束在强度上的差别信息中的至少一种，将对第一测距激光束的观测切换为对第二测距激光束的观测；以及

测距激光束发射切换步骤，移动测量光靶从第一区域进入第二区域的过程中，根据测距基准点切换指示信息、地理位置信息、第一测距基准点位置信息、第一测距基准点反馈的第一测距激光束的强度信息、第二测距基准点位置信息、第二测距基准点反馈的第二测距激光束的强度信息、第一测距激光束与第二测距激光束在强度上的差别信息中的至少一种，将使用第一测距激光束的测距切换为使用第二测距激光束的测距，或将使用第一测距基准点的测距切换为使用第二测距基准点的测距；

其中，

第一区域与第二区域相邻或存在交叠；

第一区域与第二区域由相同或不同的观测基准面覆盖；

第一面状激光波束覆盖第一区域的观测基准面，第二面状激光波束覆盖第二区域的观测基准面；

第一面状激光波束和第二面状激光波束分别由不同的光源发射；

第一面状激光波束和第二面状激光波束使用的波长相同或不同。

具体地，所述根据波束切换指示信息、地理位置信息、第一面状激光波束的光斑厚度信息、第一面状激光波束的强度信息、第二面状激光波束的光斑厚度信息、第二面状激光波束的强度信息、第一面状激光波束与第二面状激光波束在光斑厚度上的差别信息、第一面状激光波束与第二面状激光波束在强度上的差别信息中的至少一种，将对第一面状激光波束的观测切换为对第二面状激光波束的观测，包括如下至少一种步骤：

通过无线或有线信道从测量控制单元接收波束切换指示信息，波束切换指示信息包含候选波束的指示信息；

使用卫星定位或激光测距波束提供的光靶地理位置信息，判断光靶所在区域，在进入切换区域后，执行光束切换操作；以及

比较第一和第二面状激光波束的光斑厚度和信号强度中的至少一种，将对较厚或较弱光波束的观测切换为对较薄和较强光波束的观测。

具体地，所述根据测距激光束切换指示信息、地理位置信息、第一测距激光束的光斑尺度信息、第一测距激光束的波长信息、第一测距激光束的强度信息、第二测距激光束的光斑尺度信息、第二测距激光束的波长信息、第二测距激光束的强度信息、第一测距激光束与第二测距激光束在光斑尺度上的差别信息、第一测距激光束与第二测距激光束在强度上的差别信息中的至少一种，将对第一测距激光束的观测切换为对第二测距激光束的观测，对应于光靶接收测距激光束进行测距的情况，包括如下至少一种步骤：

通过无线或有线信道从测量控制单元接收波束切换指示信息，波束切换指示信息包含候选测距激光束的指示信息；

使用卫星定位或激光测距波束提供的光靶地理位置信息，判断光靶所在区域，在进入切换区域后，执行测距激光束切换操作，使用与较近测距基准点对准的测距激光束获取距离信息；以及

通过无线或有线信道获取第一测距基准点和第二测距基准点发来的第一和第二测距激光束的光斑厚度和信号强度中的至少一种，比较第一和第二测距激光束的光斑厚度和信号强度中的至少一种，将对较厚或较弱光波束的观测切换为对较薄和较强光波束的观测。

具体地，所述根据测距基准点切换指示信息、地理位置信息、第一测距基准点位置信息、第一测距基准点反馈的第一测距激光束的强度信息、第二测距基准点位置信息、第二测距基准点反馈的第二测距激光束的强度信息、第一测距激光束与第二测距激光束在强度上的差别信息中的至少一种，将使用第一测距激光束的测距切换为使用第二测距激光束的测距，或将使用第一测距基准点的测距切换为使用第二测距基准点的测距，对应于光靶发射一个或两个测距激光束进行测距的情况，包括如下至少一种步骤：

通过无线或有线信道从测量控制单元接收波束切换指示信息，波束切换指示信息包含候选测距基准点的指示信息；

使用卫星定位或激光测距波束提供的光靶地理位置信息，判断光靶所在区域，在进入切换区域后，执行测距激光束切换操作，使测距激光束对准较近测距基准点以获取距离信息；以及

通过无线或有线信道获取第一测距基准点和第二测距基准点发来的第一和第二测距激光束的光斑厚度和信号强度中的至少一种，比较第一和第二测距激光束的光斑厚度和信号强度中的至少一种，终止使用与较厚或较弱光波束对应的测距基准点的使用，转向对较近测距基准点发送测距激光束以获取距离信息。

作为移动测量光靶使其包含的待测物体的位置参照点或包含的与待测物体的位置参照点保持确定的位置对应关系的点的位置变化体现出待测物体表面的位置变化，以获取待测物体的表面的空间变化信息的一种实现方式，包括：

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的空间变化。

具体地，所述测量光靶包含的点与待测物体的位置参照点之间具有确定的位置对应关系；

所述待测物体的位置参照点为行驶轨上表面上的点、测量光靶上与行驶轨上表面存在确定的位置对应关系的点和测量光靶上与行驶轨上表面间的距离保持不变的点中的至少一种。

进一步地，沿轨道延伸方向移动测量光靶，使测量光靶包含的点与待测物体的位置参照点之间具有确定的位置对应关系，并且使测量光靶包含的点的位置变化与行驶轨表面的位置变化保持一致，通过获取测量光靶包含的点在不同移动位置上相对于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。

实施例二，一种光束切换装置举例

参见图2所示，本发明提供的一种光束切换装置实施例,包括：

基准面激光束照射信息获取模块210和测距激光束模块220中的至少一种，以及光束切换控制模块230；其中，

基准面激光束照射信息获取模块210，用于使用一维、二维和三维测量光靶中的任一种从至少一个观测基准面的预定邻域内接收覆盖该观测基准面的面状激光波束的照射信息，包括光散射面单元，包括一维、二维和三维测量光靶子模块中的任一种；

测距激光束模块220，用于观测测距激光束的照射信息或发送测距激光束，包括光散射体子模块和光学成像传感器子模块，或包括测距激光束发送子模块；

光束切换控制模块230，用于在测量光靶从第一区域内的第一观测位置移动至第二区域内的第二观测位置的过程中， 在移动至所述第二观测位置之前完成面状激光波束和测距激光束中至少一种的切换，包括数据处理子模块和数据传输子模块中的至少一种；

其中，

所述测距激光束用于获取待测物体的位置参照点相对于测距基准点的距离；

所述一个观测基准面由三个点位已知或点位不变的基准点确定；

当存在两个或三个观测基准面时，一个观测面与另外至少一个观测面相交或垂直相交；

第一区域与第二区域相邻或存在交叠。

本实施例给出的装置，其中，

所述观测基准面的预定邻域由至该观测基准面的距离小于预定距离值门限的点构成，所述预定距离值门限在大于零米小于或等于10米范围内取值；

优选地，预定距离值门限在大于零米小于或等于1米范围内取值；

更优选地，预定距离值门限在大于零毫米小于或等于10毫米范围内取值。

本实施例中，所述二维测量光靶子模块包含待测物体的位置参照点或包含的与待测物体的位置参照点保持确定的位置对应关系的点，具体包括含如下至少一种部件或器件：

光散射体，该散射体包含的光散射面或光反射面为具体尺度已知具有两个几何维度的平面；

光学成像传感器，该光学成像传感器用于获取光散射体上的光斑图像，或用于从观测基准面的预定邻域内接收覆盖该观测基准面的面状激光波束的直接照射形成的图像；

光探测器，该光探测器用于从观测基准面的预定邻域内接收覆盖该观测基准面的面状激光波束的直接照射。

所述三维测量光靶子模块，参见图3所示，包含待测物体的位置参照点或包含的与待测物体的位置参照点保持确定的位置对应关系的点310，包括如下至少一种子模块：

两个平行的散射面320和330构成的散射体，两个平行的散射面320和330包含的光散射面或光反射面均为尺度已知的具有两个维度的平面，两个平行的散射面320和330构成一个间距已知且大于零的无源平行面对，用于确定观测基准面相对于测量光靶的走向，或用于确定测量光靶相对于观测基准面的倾斜角度，其中一个具有较小面积的散射面位于具有较大面积的散射面的前面，或者具有较小面积的散射面比具有较大面积的散射面更靠近测量光靶的外部；以及，用于从所述无源平行面对320和330获取光斑图像的光学成像传感器380；

光学成像传感器，分别位于两个平行面内的固定或可移动光学成像传感器，用于从同一个观测基准面的预定邻域内接收覆盖该观测基准面的面状激光波束的直接照射；两个平行面均为尺度已知的具有两个维度的平面，两个平行的散射面构成一个间距已知且大于零的有源平行面对，其中一个具有较小面积的散射面位于具有较大面积的散射面的前面，或者具有较小面积的散射面比具有较大面积的散射面更靠近测量光靶的外部；

光探测器，分别位于两个平行面内的固定或可移动光探测器，用于从同一个观测基准面的预定邻域内接收覆盖该观测基准面的面状激光波束的直接照射；两个平行面均为尺度已知的具有两个维度的平面，两个平行的散射面构成一个间距已知且大于零的有源平行面对，其中一个具有较小面积的散射面位于具有较大面积的散射面的前面，或者具有较小面积的散射面比具有较大面积的散射面更靠近测量光靶的外部。

本实施例给出的装置，其中，

所述观测基准面，其构建方法包括如下至少一种步骤：

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；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；

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；

经过第七基准位置对应的第七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八基准位置对应的第八基准点和第九基准位置对应的第九基准点同时照射；将经过所述第七基准点照向第八和第九基准点的面状激光波束的波束面作为第三观测基准面；以及

经过第一基准位置对应的第一基准点发射“L”形面状激光波束，使所述“L”形面状激光波束的拐点对第二基准位置对应的第二基准点照射，使所述“L”形面状激光波束的拐点之外的横线部分或竖线部分对第三基准位置对应的第三基准点同时照射；将经过所述第一基准点照向第二和第三基准点的“L”形面状激光波束的横线部分和竖线部分对应的波束面分别作为第一和第二观测基准面；

优选地，“L”形面状激光波束的横线部分和竖线部分对应的波束面为相互垂直的波束面。

具体地，所述“L”形面状激光波束，为在其主照射方向的垂面上的截面形状为“L”形的波束，或为在其主照射方向的垂面上的截面形状为包含“L”形元素的⊥字形波束，或十字形波束。

本实施例中，所述第一、第二和第三观测基准面之间为相互相交或相互垂直的关系。

本实施例中，所述覆盖观测基准面的面状激光波束，包括：

其厚度维角平分面与三个处于不同位置的基准点的距离分别小于预定基准面误差门限的面状激光波束，所述观测基准面为穿过所述三个处于不同位置的基准点的平面，优选地，该面状激光波束为一字形波束或包含一字形波束元素的波束；或

其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与三个处于不同位置的基准点的距离分别小于预定基准面误差门限的面状激光波束，所述观测基准面为穿过所述三个处于不同位置的基准点的平面，优选地，该面状激光波束为一字形波束或包含一字形波束元素的波束。

本实施例给出的装置，其中，

所述一维测量光靶，包括长条形散射面或柱形散射面中的任一种所在的无源散射体，或包括在一个维度上布设的固定或可移动的光探测器；

所述无源散射体和光探测器中的任一种用于测量光靶包含的测距基准点或待测物体的位置参照点相对于观测基准面的位置。

本实施例给出的装置，其中，

所述二维测量光靶，包括一个散射面构成的一个无源平面，或包括由一个平面构成的有源平面；

所述无源平面和有源平面中的任一种与观测基准面的交线用于测量光斑或波束面的走向，或用于确定测量光靶相对于观测基准面的倾斜角度。

具体地，同一个有源或无源平行面对具有相同的法线方向，当所述测量光靶包含两个或两个以上的平行面对时，不同的平行面对的法线方向不同。

具体地，同一个有源或无源平行面对可以同时从不同的观测基准面的预定邻域内接收覆盖该观测基准面的面状激光波束的照射。

具体地，所述无源平行面对或有源平行面对的尺度为已知，两个平行面的间距为已知。

进一步地，当平行面对为两个具有正方形边缘的平面时，正方形的边长为已知。

进一步地，在平行面对包含的两个具有正方形边缘的平面上，布设有位置已知的测量标志点或测量控制点。

本实施例给出的装置，其中，

所述三维测量光靶，包括由两个平行的散射面构成的一个无源平行面对，或包括由两个平行面构成的一个有源平行面对，所述平行面对用于确定观测基准面相对于测量光靶的走向，或用于确定测量光靶相对于观测基准面的倾斜角度。

具体地，同一个有源或无源平行面对具有相同的法线方向，当所述测量光靶包含两个或两个以上的平行面对时，不同的平行面对的法线方向不同。

具体地，同一个有源或无源平行面对可以同时从不同的观测基准面的预定邻域内接收覆盖该观测基准面的面状激光波束的照射。

具体地，所述无源平行面对或有源平行面对的尺度为已知，两个平行面的间距为已知。

本实施例中，作为有源平行面对的一种具体实现方式，有源平行面对包含的第一和第二平面为长方形平面或正方形平面。

本实施例中，作为有源平行面对的一种具体实现方式，有源平行面对包含的光探测器或光学成像传感器所在第一平面为一长条形平面或由两个长条形构成的十字形平面，所在第二平面为长方形平面或正方形平面。

本实施例中，作为无源平行面对的一种具体实现方式，无源平行面对包含的散射面所在的第一和第二平面为长方形平面或正方形平面。

本实施例中，作为无源平行面对的一种具体实现方式，无源平行面对包含的散射面所在的第一平面为一长条形平面或由两个长条形构成的十字形平面，第二平面为长方形平面或正方形平面。

具体地，同一个有源或无源平行面对具有相同的法线方向，当所述测量光靶包含两个或两个以上的平行面对时，不同的平行面对的法线方向不同。

具体地，同一个有源或无源平行面对可以同时从不同的观测基准面的预定邻域内接收覆盖该观测基准面的面状激光波束的照射。

进一步地，当平行面对为两个具有正方形边缘的平面时，正方形的边长为已知。

进一步地，在平行面对包含的两个具有正方形边缘的平面上，布设有位置已知的测量标志点或测量控制点。

本实施例给出的装置，其中，

所述基准面激光束照射信息获取模块210，用于执行使用一维、二维和三维测量光靶中的任一种从至少一个观测基准面的预定邻域内接收覆盖该观测基准面的面状激光波束的照射信息的操作，其中，

所述使用一维测量光靶从至少一个观测基准面的预定邻域内接收覆盖该观测基准面的面状激光波束的照射信息，包括：

使用一维测量光靶的长条形散射面或柱形散射面从同一个观测基准面的预定邻域内接收覆盖该观测基准面的面状激光波束的照射，并使用光学成像传感器从所述散射面上获取所述面状激光波束的照射光斑的图像；以及

使用位于一维测量光靶的一个维度内的固定或可移动光探测器从同一个观测基准面的预定邻域内接收覆盖该观测基准面的面状激光波束的直接照射，获取所述面状激光波束在所述维度内的照射点；

所述使用二维测量光靶从至少一个观测基准面的预定邻域内接收覆盖该观测基准面的面状激光波束的照射信息，包括：

使用二维测量光靶的一个散射面从同一个观测基准面的预定邻域内接收覆盖该观测基准面的面状激光波束的照射，并使用光学成像传感器从所述散射面上获取所述面状激光波束的照射光斑的图像；

使用位于二维测量光靶的一个平面内的固定或可移动光探测器从同一个观测基准面的预定邻域内接收覆盖该观测基准面的面状激光波束的直接照射，获取所述面状激光波束在一个平面内的两个或两个以上的照射点；以及

使用分别位于二维测量光靶的一个平面内的固定或可移动光学成像传感器从同一个观测基准面的预定邻域内接收覆盖该观测基准面的面状激光波束的直接照射，获取所述面状激光波束在该平面内的照射图象;

所述使用三维测量光靶从至少一个观测基准面的预定邻域内接收覆盖该观测基准面的面状激光波束的照射信息，包括如下至少一种步骤：

使用三维测量光靶的两个平行的散射面从同一个观测基准面的预定邻域内接收覆盖该观测基准面的面状激光波束的照射，并使用光学成像传感器从所述两个平行的散射面上获取所述面状激光波束的照射光斑的图像；

使用分别位于三维测量光靶的两个平行面内的固定或可移动光探测器从同一个观测基准面的预定邻域内接收覆盖该观测基准面的面状激光波束的直接照射，获取所述面状激光波束在两个平面内的三个或三个以上的照射点；以及

使用分别位于三维测量光靶的两个平行面内的固定或可移动光学成像传感器从同一个观测基准面的预定邻域内接收覆盖该观测基准面的面状激光波束的直接照射，获取所述面状激光波束在两个平面内的照射图象。

具体地，所述观测基准面的预定邻域内的面状激光波束的直接照射，是指从光源端发射的面状激光波束不经过反射或散射直接照射到光探测器上，或，从光源端发射的面状激光波束不经过反射或散射直接照射到光学成像传感器上。

具体地，所述观测基准面的预定邻域内的面状激光波束是指光束的厚度维角平分面与观测基准面重合或光束的厚度维内包含观测基准面的面状激光波束。

本实施例给出的装置，其中，

所述测距激光束模块220，用于执行观测测距激光束的照射信息或发送测距激光束的操作，其中，

所述观测测距激光束的照射信息，包括：

对应于一维、二维和三维测量光靶中的任一种，使用测量光靶上的光探测器或光学成像传感器获取测距激光束的直接照射点，使用该直接照射点确定测距光束在测量光靶上相对于距离测量点的照射位置；或

使用光学成像传感器获取测距激光束在测量光靶上的照射光斑，使用该测量光斑确定测距光束在测量光靶上相对于距离测量点的照射位置；

所述发送测距激光束，包括：

对应于一维、二维和三维测量光靶中的任一种，从测量光靶上的距离测量点向位置已知的测距基准点发送测距激光束，该测距激光束用于获取待测物体的位置参照点或距离测量点相对于测距基准点的距离。

具体地，所述测距激光束从位置已知的测距基准点照向测量光靶，该测距激光束用于获取待测物体的位置参照点相对于测距基准点的距离；

具体地，所述测量光靶上的距离测量点与待测物体的位置参照点为点位相同或点位不同的点，并且所述测量光靶上的距离测量点与待测物体的位置参照点保持已知的点位对应关系。

具体地，测量光靶上的距离测量点的数量为一个或大于一个的自然数。

本实施例给出的方法，其中，

所述观测测距激光束的照射信息，进一步包括：

将观测到的测距激光束的照射信息发送至距离测量波束发送端，用于激光测距波束发送端调整波束照射方向以保持对测量光靶的跟踪测距。

进一步地，所述保持对测量光靶的跟踪测距，包括：

激光测距波束发送端调整波束照射方向使之对光靶上的距离测量点或待测物体的位置参照点保持跟踪照射。

本实施例给出的装置，还包括光束照射信息和距离信息处理模块240，用于执行使用所述面状激光波束的照射信息和由所述测距激光束获取的距离确定待测物体的位置；或

将所述面状激光波束的照射信息和由发送测距激光束获取的距离发送至位置确定单元；或

将所述面状激光波束的照射信息发送至位置确定单元，并且将测距激光束的照射信息发送至测距单元的操作;

其中，

使用所述面状激光波束的照射信息和由所述测距激光束获取的距离确定待测物体的位置的操作，包括：

对应于一维测量光靶，使用面状激光波束对一维测量光靶的照射点的位置信息确定观测基准面相对于该测量光靶上的待测物体的位置参照点的距离，并且，使用由测距激光束获取的距离确定测距基准点至待测物体的位置参照点的距离；或，使用面状激光波束对一维测量光靶的照射点的位置信息确定观测基准面相对于该测量光靶上的距离测量点的距离，并且，使用由测距激光束获取的距离确定测距基准点至距离测量点的距离；

对应于二维测量光靶，使用测量光靶包含的散射面截获的特定观测基准面的预定邻域内的面状激光波束的一字形照射光斑的图象、光探测器在其所在平面获取的面状激光波束的照射位置和光学成像传感器在其所在平面获取的面状激光波束的照射位置中的至少一种，确定观测基准面与散射体所在面的交线，将待测物体的位置参照点相对于该交线的距离值作为待测物体的位置参照点至观测基准面的距离值或距离的近似值，并且，使用由测距激光束获取的距离确定测距基准点至距离测量点的距离；

对应于三维测量光靶，使用测量光靶的两个平行的散射面或包含光探测器和光学成像传感器中的任一种的有源平行面对从同一个观测基准面的预定邻域内接收覆盖该观测基准面的面状激光波束的照射获取的照射光斑的图像，确定所述观测基准面对两个平行的散射面或对有源平行面对的切面，将待测物体的位置参照点和距离测量点中的任一种相对于切面的距离值作为待测物体的位置参照点或距离测量点相对于观测基准面的距离值，并且，使用由测距激光束获取的距离确定测距基准点至距离测量点的距离；

所述光束照射信息和距离信息处理模块，用于执行将所述面状激光波束的照射信息和由发送测距激光束获取的距离发送至位置确定单元的操作，包括：

将面状激光波束的照射光斑图象、面状激光波束的照射点位参数、面状激光波束对二维光靶的交线表达参数、面状激光波束对三维光靶的切面表达参数，以及通过发送测距激光束获取的距离中的至少一种发送至位置确定单元；

所述光束照射信息和距离信息处理模块，用于执行将所述面状激光波束的照射信息发送至位置确定单元，并且将测距激光束的照射信息发送至测距单元的操作，包括：

将面状激光波束的照射光斑图象、面状激光波束的照射点位参数、面状激光波束对二维光靶的交线表达参数、面状激光波束对三维光靶的切面表达参数发送至位置确定单元，并且，将观测到的测距激光束的照射光斑信息、由光电探测器和光学成像传感器获取的测距激光束的直接照射点位信息中的至少一种发送至测距单元。

具体地，使用测量光靶包含的固定或可移动光探测器截获的特定观测基准面的预定邻域内的面状激光波束的两个或两个以上的照射位置，确定观测基准面与光探测器所在面的交线，将待测物体的位置参照点相对于该交线的距离值作为待测物体的位置参照点至观测基准面的距离的近似值。

具体地，使用位于测量光靶两个平行面内的固定或可移动光探测器从同一个观测基准面的预定邻域内接收覆盖该观测基准面的面状激光波束的照射获取的三个或三个以上且位于两个平行的面上的照射点位置，确定所述观测基准面对两个平行的散射面的切面，将待测物体的位置参照点相对于该切面的距离值作为待测物体的位置参照点相对于观测基准面的距离值。

具体地，使用测量光靶包含的固定或可移动光学成像传感器截获的特定观测基准面的预定邻域内的照射图象，确定观测基准面与光学成像传感器所在面的交线，将待测物体的位置参照点相对于该交线的距离值作为待测物体的位置参照点至观测基准面的距离的近似值。

具体地，使用分别位于测量光靶的两个平行面内的固定或可移动光学成像传感器从同一个观测基准面的预定邻域内接收覆盖该观测基准面的面状激光波束在两个平面内的照射图象，确定所述观测基准面对所述两个平行面的切面，将待测物体的位置参照点相对于该切面的距离值作为待测物体的位置参照点相对于观测基准面的距离值。

本实施例给出的装置，其中，

使用测量光靶的两个平行的散射面320和330从同一个观测基准面的预定邻域内接收覆盖该观测基准面的面状激光波束的照射获取的照射光斑的图像，确定所述观测基准面对两个平行的散射面的切面，将待测物体的位置参照点相对于切面的距离值作为待测物体的位置参照点相对于观测基准面的距离值，包括：

使用光学成像传感器380获取测量光靶的两个平行的散射面320和330从同一个观测基准面350上接收覆盖该观测基准面的面状激光波束的在第一散射面320和第二散射面330上的照射光斑的图像；

使用第一散射面320上的照射光斑的图像求取该照射光斑在一字形长度方向上的中心线321，将该中心线321作为观测基准面与第一散射面320的交线A，使用第二散射面330上的照射光斑的图像求取该照射光斑在一字形长度方向上的中心线331，将该中心线331作为观测基准面与第二散射面的交线B；

使用基于测量光靶的坐标系及该坐标系中位置已知的点在交线A上确定两个点PA1和PA2的坐标，在交线B上确定一个点PB1的坐标,使用点PA1、PA2和PB1的坐标确定观测基准面对测量光靶包含的两个平行的散射面的切面或切面方程；或

使用基于测量光靶的坐标系及该坐标系中位置已知的点在交线A上确定一个点PA1，即图3中点322，的坐标，在交线B上确定两个点PB1和PB2的坐标,在图3中，点PB1为点332，PB2为点333，使用点PA1、PPB1和PB2的坐标确定观测基准面350对测量光靶包含的两个平行的散射面320和330的切面或切面方程；

使用测量光靶包含的位置参照点310在基于测量光靶的坐标系中的坐标值，以及所述的切面方程，计算位置参照点310至观测基准面的预定邻域内的垂直投影点390的距离值。

具体地，参见图3所示，点322和点323为光斑中心线321与第一散射面320的两条边线的交线，点332和点333为光斑中心线331与第二散射面330的两条边线的交线，点322、点323、点332和点333构成的切面在理论上或在无测量误差时与观测基准面350共面，点322、点332和点333构成的三角面在理论上或在无测量误差时与观测基准面350共面。

具体地，所述基于测量光靶的坐标系为坐标原点和坐标轴随测量光靶的移动而同步移动，随测量光靶的转动而同步转动的坐标系，或者说，在基于测量光靶的坐标系中，测量光靶上的点的坐标值不随测量光靶的移动或转动发生变化。

具体地，所述测量光靶包含的第一散射面和第二散射面的边长为已知，第一散射面和第二散射面的的间距为已知；和/或，

所述测量光靶包含的第一散射面和第二散射面分别包含位置或尺度已知的测量标志点，或测量光靶包含的第一散射面和第二散射面分别包含位置或尺度已知的测量控制点。

进一步地，所述测量标志点或测量控制点为无源或有源。

使用第二正方形平面的一个顶角对应的两个直角边作为X轴和Y轴，使用穿过该顶角且与第二正方形所在平面垂直的直线作为Z轴，构建基于测量光靶的直角坐标系；或

使用第一正方形平面的一个顶角对应的两个直角边作为X轴和Y轴，使用穿过该顶角且与第一正方形所在平面垂直的直线作为Z轴，构建基于测量光靶的直角坐标系；或

使用第一正方形平面的两个对角线的焦点作为坐标系原点，穿过该原点与第一正方形的两个相互垂直的边分别平行的两条线中一个作为X轴，一个作为Y轴，使用穿过该原点且与第一正方形所在平面垂直的直线作为Z轴，构建基于测量光靶的直角坐标系。

具体地，所述测量光靶包含测量参照线，该测测量参照线包含横向水平参照线、纵向水平参照线和垂向参照线中的至少一种。

所述测量光靶包含的测量参照线，其中，

横向水平参照线，用于获取测量光靶绕纵向轴线相对于水平面转动的角度和获取测量光靶绕纵向轴线相对于纵向竖垂面转动的角度中的至少一种；

纵向水平参照线，用于获取测量光靶绕横向轴线相对于水平面转动的角度和获取测量光靶绕横向轴线相对于横向竖垂面转动的角度中的至少一种；

垂向参照线，用于获取测量光靶绕纵向轴线相对于纵向竖立平面转动的角度、获取测量光靶绕纵向轴线相对于水平面转动的角度、获取测量光靶绕横向轴线相对于竖立平面转动的角度和获取测量光靶绕横向轴线相对于水平面转动的角度中的至少一种。

本实施例给出的装置，其中，

所述光束切换控制模块，用于执行在测量光靶从第一区域内的第一观测位置移动至第二区域内的第二观测位置的过程中， 在移动至所述第二观测位置之前完成面状激光波束和测距激光束中至少一种的切换的操作，包括如下至少一种步骤：

面状激光波束切换步骤，移动测量光靶从第一面状激光波束覆盖的第一区域进入第二面状激光波束覆盖的第二区域的过程中，根据波束切换指示信息、地理位置信息、第一面状激光波束的光斑厚度信息、第一面状激光波束的强度信息、第二面状激光波束的光斑厚度信息、第二面状激光波束的强度信息、第一面状激光波束与第二面状激光波束在光斑厚度上的差别信息、第一面状激光波束与第二面状激光波束在强度上的差别信息中的至少一种，将对第一面状激光波束的观测切换为对第二面状激光波束的观测；

测距激光束观测切换步骤，移动测量光靶从第一测距激光波束覆盖的第一区域进入第二测距激光波束覆盖的第二区域的过程中，根据测距激光束切换指示信息、地理位置信息、第一测距激光束的光斑尺度信息、第一测距激光束的波长信息、第一测距激光束的强度信息、第二测距激光束的光斑尺度信息、第二测距激光束的波长信息、第二测距激光束的强度信息、第一测距激光束与第二测距激光束在光斑尺度上的差别信息、第一测距激光束与第二测距激光束在强度上的差别信息中的至少一种，将对第一测距激光束的观测切换为对第二测距激光束的观测；以及

测距激光束发射切换步骤，移动测量光靶从第一区域进入第二区域的过程中，根据测距基准点切换指示信息、地理位置信息、第一测距基准点位置信息、第一测距基准点反馈的第一测距激光束的强度信息、第二测距基准点位置信息、第二测距基准点反馈的第二测距激光束的强度信息、第一测距激光束与第二测距激光束在强度上的差别信息中的至少一种，将使用第一测距激光束的测距切换为使用第二测距激光束的测距，或将使用第一测距基准点的测距切换为使用第二测距基准点的测距；

其中，

第一区域与第二区域相邻或存在交叠；

第一区域与第二区域由相同或不同的观测基准面覆盖；

第一面状激光波束覆盖第一区域的观测基准面，第二面状激光波束覆盖第二区域的观测基准面；

第一面状激光波束和第二面状激光波束分别由不同的光源发射；

第一面状激光波束和第二面状激光波束使用的波长相同或不同。

作为移动测量光靶使其包含的待测物体的位置参照点或包含的与待测物体的位置参照点保持确定的位置对应关系的点的位置变化体现出待测物体表面的位置变化，以获取待测物体的表面的空间变化信息的一种实现方式，包括：

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的空间变化。

具体地，所述测量光靶包含的点与待测物体的位置参照点之间具有确定的位置对应关系；

所述待测物体的位置参照点为行驶轨上表面上的点、测量光靶上与行驶轨上表面存在确定的位置对应关系的点和测量光靶上与行驶轨上表面间的距离保持不变的点中的至少一种。

进一步地，沿轨道延伸方向移动测量光靶，使测量光靶包含的点与待测物体的位置参照点之间具有确定的位置对应关系，并且使测量光靶包含的点的位置变化与行驶轨表面的位置变化保持一致，通过获取测量光靶包含的点在不同移动位置上相对于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。

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,还可用于对道路交通中的车辆或路面物体的测量，以及用于建筑物和自然物体的位移测量。

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，不能使用面状激光波束设置观测基准面，不能在观测基准面间实现光束切换，测量效率低、精度受维度方向的影响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)

1.一种光束切换方法,包括：

使用一维、二维和三维测量光靶中的任一种从至少一个观测基准面的预定邻域内接收覆盖该观测基准面的面状激光束的照射信息； 和/或

观测测距激光束的照射信息或发送测距激光束；

在测量光靶从第一区域内的第一观测位置移动至第二区域内的第二观测位置的过程中， 在移动至所述第二观测位置之前完成面状激光束和测距激光束中至少一种的切换；具体包括如下至少一种切换步骤：

面状激光束切换步骤，移动测量光靶从第一面状激光束覆盖的第一区域进入第二面状激光束覆盖的第二区域的过程中，根据波束切换指示信息、地理位置信息、第一面状激光束的光斑厚度信息、第一面状激光束的强度信息、第二面状激光束的光斑厚度信息、第二面状激光束的强度信息、第一面状激光束与第二面状激光束在光斑厚度上的差别信息、第一面状激光束与第二面状激光束在强度上的差别信息中的至少一种，将对第一面状激光束的观测切换为对第二面状激光束的观测；

测距激光束观测切换步骤，移动测量光靶从第一测距激光束覆盖的第一区域进入第二测距激光束覆盖的第二区域的过程中，根据测距激光束切换指示信息、地理位置信息、第一测距激光束的光斑尺度信息、第一测距激光束的波长信息、第一测距激光束的强度信息、第二测距激光束的光斑尺度信息、第二测距激光束的波长信息、第二测距激光束的强度信息、第一测距激光束与第二测距激光束在光斑尺度上的差别信息、第一测距激光束与第二测距激光束在强度上的差别信息中的至少一种，将对第一测距激光束的观测切换为对第二测距激光束的观测；以及

测距激光束发射切换步骤，移动测量光靶从第一区域进入第二区域的过程中，根据测距基准点切换指示信息、地理位置信息、第一测距基准点位置信息、第一测距基准点反馈的第一测距激光束的强度信息、第二测距基准点位置信息、第二测距基准点反馈的第二测距激光束的强度信息、第一测距激光束与第二测距激光束在强度上的差别信息中的至少一种，将使用第一测距激光束的测距切换为使用第二测距激光束的测距，或将使用第一测距基准点的测距切换为使用第二测距基准点的测距；

其中，

所述测距激光束用于获取待测物体的位置参照点相对于测距基准点的距离；

所述一个观测基准面由三个点位已知或点位不变的基准点确定；

当存在两个或三个观测基准面时，一个观测面与另外至少一个观测面相交；

第一区域与第二区域相邻或存在交叠；

第一区域与第二区域由相同或不同的观测基准面覆盖；

第一面状激光束覆盖第一区域的观测基准面，第二面状激光束覆盖第二区域的观测基准面；

第一面状激光束和第二面状激光束分别由不同的光源发射；

第一面状激光束和第二面状激光束使用的波长相同或不同；

所述一维测量光靶，包括长条形散射面或柱形散射面中的任一种所在的无源散射体，或包括在一个维度上布设的固定或可移动的光探测器；所述无源散射体和光探测器中的任一种用于测量光靶包含的测距基准点或待测物体的位置参照点相对于观测基准面的位置；

所述二维测量光靶，包括一个散射面构成的一个无源平面，或包括由一个平面构成的有源平面；所述无源平面和有源平面中的任一种与观测基准面的交线用于测量光斑或波束面的走向，或用于确定测量光靶相对于观测基准面的倾斜角度；

所述三维测量光靶，包括由两个平行的散射面构成的一个无源平行面对，或包括由两个平行面构成的一个有源平行面对，所述平行面对用于确定观测基准面相对于测量光靶的走向，或用于确定测量光靶相对于观测基准面的倾斜角度。

2.如权利要求1所述的方法，其中，

所述使用一维、二维和三维测量光靶中的任一种从至少一个观测基准面的预定邻域内接收覆盖该观测基准面的面状激光束的照射信息，其中，

所述使用一维测量光靶从至少一个观测基准面的预定邻域内接收覆盖该观测基准面的面状激光束的照射信息，包括如下至少一种步骤：

使用一维测量光靶的长条形散射面或柱形散射面从同一个观测基准面的预定邻域内接收覆盖该观测基准面的面状激光束的照射，并使用光学成像传感器从所述散射面上获取所述面状激光束的照射光斑的图像；以及

使用位于一维测量光靶的一个维度内的固定或可移动光探测器从同一个观测基准面的预定邻域内接收覆盖该观测基准面的面状激光束的直接照射，获取所述面状激光束在所述维度内的照射点；

所述使用二维测量光靶从至少一个观测基准面的预定邻域内接收覆盖该观测基准面的面状激光束的照射信息，包括如下至少一种步骤：

使用二维测量光靶的一个散射面从同一个观测基准面的预定邻域内接收覆盖该观测基准面的面状激光束的照射，并使用光学成像传感器从所述散射面上获取所述面状激光束的照射光斑的图像；

使用位于二维测量光靶的一个平面内的固定或可移动光探测器从同一个观测基准面的预定邻域内接收覆盖该观测基准面的面状激光束的直接照射，获取所述面状激光束在一个平面内的两个或两个以上的照射点；以及

使用分别位于二维测量光靶的一个平面内的固定或可移动光学成像传感器从同一个观测基准面的预定邻域内接收覆盖该观测基准面的面状激光束的直接照射，获取所述面状激光束在该平面内的照射图象；

所述使用三维测量光靶从至少一个观测基准面的预定邻域内接收覆盖该观测基准面的面状激光束的照射信息，包括如下至少一种步骤：

使用三维测量光靶的两个平行的散射面从同一个观测基准面的预定邻域内接收覆盖该观测基准面的面状激光束的照射，并使用光学成像传感器从所述两个平行的散射面上获取所述面状激光束的照射光斑的图像；

使用分别位于三维测量光靶的两个平行面内的固定或可移动光探测器从同一个观测基准面的预定邻域内接收覆盖该观测基准面的面状激光束的直接照射，获取所述面状激光束在两个平面内的三个或三个以上的照射点；以及

使用分别位于三维测量光靶的两个平行面内的固定或可移动光学成像传感器从同一个观测基准面的预定邻域内接收覆盖该观测基准面的面状激光束的直接照射，获取所述面状激光束在两个平面内的照射图象。

3.如权利要求1所述的方法，其中，

所述观测测距激光束的照射信息，包括：

对应于一维、二维和三维测量光靶中的任一种，使用测量光靶上的光探测器或光学成像传感器获取测距激光束的直接照射点，使用该直接照射点确定测距光束在测量光靶上相对于距离测量点的照射位置；

所述发送测距激光束，包括：

对应于一维、二维和三维测量光靶中的任一种，从测量光靶上的距离测量点向位置已知的测距基准点发送测距激光束，该测距激光束用于获取待测物体的位置参照点或距离测量点相对于测距基准点的距离；

所述测量光靶上的距离测量点与待测物体的位置参照点为点位相同或点位不同的点，并且所述测量光靶上的距离测量点与待测物体的位置参照点保持已知的点位对应关系。

4.如权利要求1所述方法，还包括：

使用所述面状激光束的照射信息和由所述测距激光束获取的距离确定待测物体的位置；或

将所述面状激光束的照射信息和由发送测距激光束获取的距离发送至位置确定单元；或

将所述面状激光束的照射信息发送至位置确定单元，并且将测距激光束的照射信息发送至测距单元；

其中，

所述使用所述面状激光束的照射信息和由所述测距激光束获取的距离确定待测物体的位置，包括：

对应于一维测量光靶，使用面状激光束对一维测量光靶的照射点的位置信息确定观测基准面相对于该测量光靶上的待测物体的位置参照点的距离，并且，使用由测距激光束获取的距离确定测距基准点至待测物体的位置参照点的距离；或，使用面状激光束对一维测量光靶的照射点的位置信息确定观测基准面相对于该测量光靶上的距离测量点的距离，并且，使用由测距激光束获取的距离确定测距基准点至距离测量点的距离；

对应于二维测量光靶，使用测量光靶包含的散射面截获的特定观测基准面的预定邻域内的面状激光束的一字形照射光斑的图象、光探测器在其所在平面获取的面状激光束的照射位置和光学成像传感器在其所在平面获取的面状激光束的照射位置中的至少一种，确定观测基准面与散射体所在面的交线，将待测物体的位置参照点相对于该交线的距离值作为待测物体的位置参照点至观测基准面的距离值或距离的近似值，并且，使用由测距激光束获取的距离确定测距基准点至距离测量点的距离；

对应于三维测量光靶，使用测量光靶的两个平行的散射面或包含光探测器和光学成像传感器中的任一种的有源平行面对从同一个观测基准面的预定邻域内接收覆盖该观测基准面的面状激光束的照射获取的照射光斑的图像，确定所述观测基准面对两个平行的散射面或对有源平行面对的切面，将待测物体的位置参照点和距离测量点中的任一种相对于切面的距离值作为待测物体的位置参照点或距离测量点相对于观测基准面的距离值，并且，使用由测距激光束获取的距离确定测距基准点至距离测量点的距离；

所述将所述面状激光束的照射信息和由发送测距激光束获取的距离发送至位置确定单元，包括：

将面状激光束的照射光斑图象、面状激光束的照射点位参数、面状激光束对二维光靶的交线表达参数和面状激光束对三维光靶的切面表达参数中的至少一种，以及通过发送测距激光束获取的距离发送至位置确定单元；

所述将所述面状激光束的照射信息发送至位置确定单元，并且将测距激光束的照射信息发送至测距单元，包括：

将面状激光束的照射光斑图象、面状激光束的照射点位参数、面状激光束对二维光靶的交线表达参数、面状激光束对三维光靶的切面表达参数发送至位置确定单元，并且，将观测到的测距激光束的照射光斑信息以及由光电探测器和光学成像传感器获取的测距激光束的直接照射点位信息中的至少一种发送至测距单元。

5.一种光束切换装置,包括：

基准面激光束照射信息获取模块（210）和测距激光束模块（220）中的至少一种，以及光束切换控制模块（230）；其中，

基准面激光束照射信息获取模块（210），用于使用一维、二维和三维测量光靶中的任一种从至少一个观测基准面的预定邻域内接收覆盖该观测基准面的面状激光束的照射信息，包括光散射面单元，还包括一维、二维和三维测量光靶子模块中的任一种；

测距激光束模块（220），用于观测测距激光束的照射信息或发送测距激光束，包括光散射体子模块和光学成像传感器子模块，或包括测距激光束发送子模块；

光束切换控制模块（230），用于在测量光靶从第一区域内的第一观测位置移动至第二区域内的第二观测位置的过程中， 在移动至所述第二观测位置之前完成面状激光束和测距激光束中至少一种的切换，包括数据处理子模块和数据传输子模块中的至少一种；具体执行如下至少一种切换步骤：

面状激光束切换步骤，移动测量光靶从第一面状激光束覆盖的第一区域进入第二面状激光束覆盖的第二区域的过程中，根据波束切换指示信息、地理位置信息、第一面状激光束的光斑厚度信息、第一面状激光束的强度信息、第二面状激光束的光斑厚度信息、第二面状激光束的强度信息、第一面状激光束与第二面状激光束在光斑厚度上的差别信息、第一面状激光束与第二面状激光束在强度上的差别信息中的至少一种，将对第一面状激光束的观测切换为对第二面状激光束的观测；

测距激光束观测切换步骤，移动测量光靶从第一测距激光束覆盖的第一区域进入第二测距激光束覆盖的第二区域的过程中，根据测距激光束切换指示信息、地理位置信息、第一测距激光束的光斑尺度信息、第一测距激光束的波长信息、第一测距激光束的强度信息、第二测距激光束的光斑尺度信息、第二测距激光束的波长信息、第二测距激光束的强度信息、第一测距激光束与第二测距激光束在光斑尺度上的差别信息、第一测距激光束与第二测距激光束在强度上的差别信息中的至少一种，将对第一测距激光束的观测切换为对第二测距激光束的观测；以及

测距激光束发射切换步骤，移动测量光靶从第一区域进入第二区域的过程中，根据测距基准点切换指示信息、地理位置信息、第一测距基准点位置信息、第一测距基准点反馈的第一测距激光束的强度信息、第二测距基准点位置信息、第二测距基准点反馈的第二测距激光束的强度信息、第一测距激光束与第二测距激光束在强度上的差别信息中的至少一种，将使用第一测距激光束的测距切换为使用第二测距激光束的测距，或将使用第一测距基准点的测距切换为使用第二测距基准点的测距；

其中，

所述测距激光束用于获取待测物体的位置参照点相对于测距基准点的距离；

所述一个观测基准面由三个点位已知或点位不变的基准点确定；

当存在两个或三个观测基准面时，一个观测面与另外至少一个观测面相交；

第一区域与第二区域相邻或存在交叠；

第一区域与第二区域由相同或不同的观测基准面覆盖；

第一面状激光束覆盖第一区域的观测基准面，第二面状激光束覆盖第二区域的观测基准面；

第一面状激光束和第二面状激光束分别由不同的光源发射；

第一面状激光束和第二面状激光束使用的波长相同或不同；

所述一维测量光靶，包括长条形散射面或柱形散射面中的任一种所在的无源散射体，或包括在一个维度上布设的固定或可移动的光探测器；所述无源散射体和光探测器中的任一种用于测量光靶包含的测距基准点或待测物体的位置参照点相对于观测基准面的位置；

所述二维测量光靶，包括一个散射面构成的一个无源平面，或包括由一个平面构成的有源平面；所述无源平面和有源平面中的任一种与观测基准面的交线用于测量光斑或波束面的走向，或用于确定测量光靶相对于观测基准面的倾斜角度；

所述三维测量光靶，包括由两个平行的散射面构成的一个无源平行面对，或包括由两个平行面构成的一个有源平行面对，所述平行面对用于确定观测基准面相对于测量光靶的走向，或用于确定测量光靶相对于观测基准面的倾斜角度。

6.根据权利要求5所述的装置，其中，

所述基准面激光束照射信息获取模块，用于执行使用一维、二维和三维测量光靶中的任一种从至少一个观测基准面的预定邻域内接收覆盖该观测基准面的面状激光束的照射信息的操作，其中，

所述使用一维测量光靶从至少一个观测基准面的预定邻域内接收覆盖该观测基准面的面状激光束的照射信息，包括如下至少一种步骤：

使用一维测量光靶的长条形散射面或柱形散射面从同一个观测基准面的预定邻域内接收覆盖该观测基准面的面状激光束的照射，并使用光学成像传感器从所述散射面上获取所述面状激光束的照射光斑的图像；以及

使用位于一维测量光靶的一个维度内的固定或可移动光探测器从同一个观测基准面的预定邻域内接收覆盖该观测基准面的面状激光束的直接照射，获取所述面状激光束在所述维度内的照射点；

所述使用二维测量光靶从至少一个观测基准面的预定邻域内接收覆盖该观测基准面的面状激光束的照射信息，包括如下至少一种步骤：

使用二维测量光靶的一个散射面从同一个观测基准面的预定邻域内接收覆盖该观测基准面的面状激光束的照射，并使用光学成像传感器从所述散射面上获取所述面状激光束的照射光斑的图像；

使用位于二维测量光靶的一个平面内的固定或可移动光探测器从同一个观测基准面的预定邻域内接收覆盖该观测基准面的面状激光束的直接照射，获取所述面状激光束在一个平面内的两个或两个以上的照射点；以及

使用分别位于二维测量光靶的一个平面内的固定或可移动光学成像传感器从同一个观测基准面的预定邻域内接收覆盖该观测基准面的面状激光束的直接照射，获取所述面状激光束在该平面内的照射图象；

所述使用三维测量光靶从至少一个观测基准面的预定邻域内接收覆盖该观测基准面的面状激光束的照射信息，包括如下至少一种步骤：

使用三维测量光靶的两个平行的散射面从同一个观测基准面的预定邻域内接收覆盖该观测基准面的面状激光束的照射，并使用光学成像传感器从所述两个平行的散射面上获取所述面状激光束的照射光斑的图像；

使用分别位于三维测量光靶的两个平行面内的固定或可移动光探测器从同一个观测基准面的预定邻域内接收覆盖该观测基准面的面状激光束的直接照射，获取所述面状激光束在两个平面内的三个或三个以上的照射点；以及

使用分别位于三维测量光靶的两个平行面内的固定或可移动光学成像传感器从同一个观测基准面的预定邻域内接收覆盖该观测基准面的面状激光束的直接照射，获取所述面状激光束在两个平面内的照射图象。

7.根据权利要求5所述的装置，其中，

所述测距激光束模块，用于执行观测测距激光束的照射信息或发送测距激光束的操作，其中，

所述观测测距激光束的照射信息，包括：

对应于一维、二维和三维测量光靶中的任一种，使用测量光靶上的光探测器或光学成像传感器获取测距激光束的直接照射点，使用该直接照射点确定测距光束在测量光靶上相对于距离测量点的照射位置；

所述发送测距激光束，包括：

对应于一维、二维和三维测量光靶中的任一种，从测量光靶上的距离测量点向位置已知的测距基准点发送测距激光束，该测距激光束用于获取待测物体的位置参照点或距离测量点相对于测距基准点的距离。

8.根据权利要求5所述的装置，还包括光束照射信息和距离信息处理模块，用于执行使用所述面状激光束的照射信息和由所述测距激光束获取的距离确定待测物体的位置；或

将所述面状激光束的照射信息和由发送测距激光束获取的距离发送至位置确定单元；或

将所述面状激光束的照射信息发送至位置确定单元，并且将测距激光束的照射信息发送至测距单元的操作，

其中，

使用所述面状激光束的照射信息和由所述测距激光束获取的距离确定待测物体的位置的操作，包括：

对应于一维测量光靶，使用面状激光束对一维测量光靶的照射点的位置信息确定观测基准面相对于该测量光靶上的待测物体的位置参照点的距离，并且，使用由测距激光束获取的距离确定测距基准点至待测物体的位置参照点的距离；或，使用面状激光束对一维测量光靶的照射点的位置信息确定观测基准面相对于该测量光靶上的距离测量点的距离，并且，使用由测距激光束获取的距离确定测距基准点至距离测量点的距离；

对应于二维测量光靶，使用测量光靶包含的散射面截获的特定观测基准面的预定邻域内的面状激光束的一字形照射光斑的图象、光探测器在其所在平面获取的面状激光束的照射位置和光学成像传感器在其所在平面获取的面状激光束的照射位置中的至少一种，确定观测基准面与散射体所在面的交线，将待测物体的位置参照点相对于该交线的距离值作为待测物体的位置参照点至观测基准面的距离值或距离的近似值，并且，使用由测距激光束获取的距离确定测距基准点至距离测量点的距离；

对应于三维测量光靶，使用测量光靶的两个平行的散射面或包含光探测器和光学成像传感器中的任一种的有源平行面对从同一个观测基准面的预定邻域内接收覆盖该观测基准面的面状激光束的照射获取的照射光斑的图像，确定所述观测基准面对两个平行的散射面或对有源平行面对的切面，将待测物体的位置参照点和距离测量点中的任一种相对于切面的距离值作为待测物体的位置参照点或距离测量点相对于观测基准面的距离值，并且，使用由测距激光束获取的距离确定测距基准点至距离测量点的距离；

所述光束照射信息和距离信息处理模块，用于执行将所述面状激光束的照射信息和由发送测距激光束获取的距离发送至位置确定单元的操作，包括：

将面状激光束的照射光斑图象、面状激光束的照射点位参数、面状激光束对二维光靶的交线表达参数和面状激光束对三维光靶的切面表达参数中的至少一种，以及通过发送测距激光束获取的距离发送至位置确定单元；或

将面状激光束的照射光斑图象、面状激光束的照射点位参数、面状激光束对二维光靶的交线表达参数、面状激光束对三维光靶的切面表达参数发送至位置确定单元，并且，将观测到的测距激光束的照射光斑信息以及由光电探测器和光学成像传感器获取的测距激光束的直接照射点位信息中的至少一种发送至测距单元。

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