CN110006451A - 一种基于全站仪的脉冲激光测距高精度标校系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于全站仪的脉冲激光测距高精度标校系统，由于脉冲激光测距机具有测距重复精度高，但测距绝对精度不高的特点。对不同距离的目标，脉冲激光测距机测量值与实际距离之间固定偏差分布又不同，这种偏差的原因往往是激光测距机内部系统设计不可避免的。为了提高脉冲激光测距机的绝对精度，充分利用测距重复精度高的特点，本发明通过对标绝对测距精度高可达厘米级的全站仪测量真值的方式可获得脉冲激光测距机随距离分布的测量误差表，通过查找距离分布测量误差表进行测距补偿，可大大提高激光测距绝对精度，达到激光测距的重复精度，这种标校方法成本低、适应性好、可移植性强、精度高。

Description

一种基于全站仪的脉冲激光测距高精度标校系统
技术领域
本发明涉及激光测距标校技术领域，特别涉及一种基于全站仪的脉冲激光测距高精度标校系统。
背景技术
脉冲激光测距机由于自身内部设计的原因，具有测距重复精度高，但测距绝对精度不高的特点。对不同距离的目标，脉冲激光测距机测量值与实际距离之间固定偏差分布又不同。为提高脉冲激光测距机的绝对测量精度，若通过完善激光测距机内部设计，既增加了系统复杂性和成本，又无法大幅度提高激光测距机的绝对精度。综合考虑测量绝对精度和系统成本两方面，本发明考虑利用测距重复精度高的特点，通过对标绝对测距精度高可达厘米级的全站仪测量真值的方式可获得脉冲激光测距机随距离分布的测量误差表，通过查找距离分布测量误差表进行测距补偿，不仅大大提高了激光测距绝对精度，达到激光测距的重复精度，还降低了脉冲激光测距机的设计成本，本发明具有设计简单、绝对精度高、可移植性强特点。
发明内容
本发明提出了一种基于全站仪的脉冲激光测距高精度标校系统，解决激光测距绝对精度低的问题，方法通过对标绝对测距精度高可达厘米级的全站仪测量真值的方式可获得脉冲激光测距机随距离分布的测量误差表，通过查找距离分布测量误差表进行测距补偿，达到激光测距的重复精度，从而完成激光测距的高精度标定。
本发明提出的基于全站仪的脉冲激光测距高精度标校系统包括：测距靶标、激光测距机、全站仪、测距标校模块；其中测距标校模块包括数据采集模块、误差计算模块、测距补偿模块；测距靶标放置于一定距离外，调整激光测距机的瞄准镜的中心十字与测距靶标的中心十字重合，全站仪位于激光测距机和测距靶标的中间某处，全站仪、激光测距机、测距靶标呈三角分布，激光测距机和测距标校模块连接，全站仪与测距标校模块连接；测距标校模块中的数据采集模块完成对不同距离点的测距靶标的激光测距机测距数据和全站仪测距数据的采集；其中，在每个距离点的测距过程中，保持激光测距机的位置与全站仪的位置不动，通过移动所述测距靶标实现不同距离的遍历；每个距离点进行测距标定时，保证激光测距机的瞄准镜十字中心与靶标十字中心重合，每个靶标距离测距30次；全站仪测量激光测距机的发射窗口与靶标十字中心之间距离3次；上述测距机和全站仪采集的数据在每个对应距离的位置点测距完成后传输给测距标校模块；测距标校模块中的误差计算模块完成对所有距离分布的测距误差表的计算；测距标校模块中的测距补偿模块根据测量误差表完成每次测距的高精度标校与验证。
其中，所述测距标校模块中的数据采集模块完成对不同距离点的测距靶标的激光测距机测距数据和全站仪测距数据的采集时，测量次数与距离分布要求为：在50m～500m的距离范围内，保证每隔10m垂直于地面竖立一个带有中心十字的1m×1m测距靶标；在500m～1000m的距离范围内，每隔100m垂直于地面竖立一个带有中心十字的1m×1m测距靶标；对1000m以上的距离范围，选一个大于1000m位置垂直于地面竖立一个带有中心十字的1m×1m测距靶标。
其中，测距标校模块中的误差计算模块完成对所有距离分布的测距误差表的计算包括：所述测距标校模块对每个距离点的激光测距机的测量值求平均作为激光测距的实测值，并对相同距离点的全站仪测量值求平均作为测量真值，将所述实测值与所述测量真值作差以获得该距离点的测距误差值，将所述测距误差值存入对应距离范围的测量误差表中；遍历所有的位置距离点，保持激光测距机和全站仪的位置不动，移动测距靶标开始测距和计算以获得所有距离点的测距误差值，获得与距离分布相关的测量误差表。
其中，测距标校模块中的测距补偿模块根据测量误差表完成每次测距的高精度标校与验证包括：所述测距标校模块中根据测量误差表进行激光测距机的实时测距补偿，每次测距完成后将原始测距值传输给测量标校模块中的测距补偿模块，判断原始测距值的分布距离范围，从测量误差表中读取对应的测距误差值，将原始测距值与对应的测距误差值作差获得标校后的测距值以完成本次测距的测距标校；选择误差补偿标校后的激光测距机在不同距离多次测距得到的测量值与全站仪测距得到的测量值进行对比，检验激光测距机标校后的测量精度是否在±0.5m范围内，若达到上述精度则基于全站仪的脉冲激光测距高精度标校完成。
本发明搭建了一套基于全站仪的脉冲激光测距高精度标校系统，在系统中不仅实现了快速的激光测距机高精度标校，标校后的测距精度可达到±0.5m，还降低了脉冲激光测距机的设计成本，本发明具有设计简单、可移植性强和绝对精度高特点，通过与高精度的全站仪对标，使得测距精度测量与标校更加客观准确。
附图说明
图1是本发明基于全站仪的激光测距标定工作示意图。
1.测距靶标 2.激光测距机 3.全站仪 4.测距标校模块
具体实例方式
以下集合图1对本发明的具体实施方式做出详细说明。
首先搭建基于全站仪的脉冲激光测距高精度标校系统。基于全站仪的脉冲激光测距高精度标校系统包括：测距靶标1、激光测距机2、全站仪3、测距标校模块4；其中测距标校模块4包括数据采集模块、误差计算模块、测距补偿模块。测距靶标1放置于一定距离外，调整激光测距机1瞄准镜的中心十字与靶标中心十字重合，全站仪3位于激光测距机2和测距靶标1的中间某处，全站仪3、激光测距机2、测距靶标1呈三角分布，激光测距机2和测距标校模块4连接，全站仪3与测距标校模块4连接。
第二步完成对不同距离的测距靶标1的激光测距机2和全站仪3测距数据采集。
首先测距靶标1放置于一定距离外，调整激光测距机2瞄准镜的中心十字与靶标中心十字重合，全站仪3位于激光测距机2和测距靶标1的中间某处，全站仪3、激光测距机2、测距靶标1呈三角分布，保证全站仪3能够精确测量激光测距机2和测距靶标1中心的距离。在每个距离点的测量过程中，保持激光测距机2的位置与全站仪3的位置不动，通过移动测距靶标1实现不同距离的遍历，使用全站仪3标定距离精度，保证可以测距的距离点按规律分布，测量次数与距离分布要求为：在50m～500m的距离范围内，保证每隔10m垂直于地面竖立一个带有中心十字的1m×1m测距靶标，在500m～1000m的，每隔100m垂直于地面竖立一个带有中心十字的1m×1m测距靶标，对1000m以上的距离范围内，选一个大于1000m位置垂直于地面竖立一个带有中心十字的1m×1m测距靶标。每个距离点进行测距标定时，保证激光测距机的瞄准镜十字中心与靶标十字中心，每个靶标距离测距30次，全站仪3测量激光测距机的发射窗口与测距靶标1十字中心之间距离3次。上述测距机2和全站仪3采集的数据在每个对应距离的位置点测距完成后传输给测距标校模块。
第三步完成对所有距离分布的测距误差表的计算。
基于全站仪3的脉冲激光测距高精度标校方法中测距标校模块4对每个距离点的激光测距机2的测量值求平均作为激光测距的实测值，相同距离点的全站仪测量值求平均作为测量真值，作差即获得该距离点的误差值，将误差值存入对应距离范围的测量误差表中。遍历所有的位置距离点，保持激光测距机2和全站仪3的位置不动，移动测距靶标1开始测距和计算，获得所有距离点的测距误差值，则可获得与距离分布相关的测量误差表。
第四步测距补偿模块4根据测量误差表完成每次测距的高精度标校与验证。
基于全站仪3的脉冲激光测距高精度标校方法中测距标校模块4中根据测量误差表进行激光测距机2的实时测距补偿，每次测距完成后原始测距值传输给测量标校模块4中的测距补偿模块，判断原始测距值的分布距离范围，从距离误差表中读取对应的测距误差值，原始测距值与对应的测距误差值相减即获得标校后的测距值，即完成了本次测距的测距标校，选择误差补偿标校后的激光测距机2不同距离多次测距与全站仪3测距对比，检验激光测距机2标校后的测量精度是否在±0.5m范围内。若达到上述精度，至此，基于全站仪3的脉冲激光测距高精度标校完成。
本发明通过对标绝对测距精度高可达厘米级的全站仪测量真值的方式可获得脉冲激光测距机随距离分布的测量误差表，通过查找距离分布测量误差表进行测距补偿，可大大提高激光测距绝对精度，达到激光测距的重复精度，这种标校方法成本低、适应性好、可移植性强、精度高。
以上就是本发明基于全站仪的脉冲激光测距高精度标校过程。需要注意的是，以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和范围之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种基于全站仪的脉冲激光测距高精度标校系统，其特征在于，其包括：测距靶标(1)、激光测距机(2)、全站仪(3)、测距标校模块(4)；其中测距标校模块(4)包括数据采集模块、误差计算模块、测距补偿模块；测距靶标(1)放置于一定距离外，调整激光测距机(2)的瞄准镜的中心十字与测距靶标的中心十字重合，全站仪(3)位于激光测距机(2)和测距靶标(1)的中间某处，全站仪(3)、激光测距机(2)、测距靶标(1)呈三角分布，激光测距机(2)和测距标校模块(4)连接，全站仪(3)与测距标校模块(4)连接；
测距标校模块(4)中的数据采集模块完成对不同距离点的测距靶标的激光测距机测距数据和全站仪测距数据的采集；其中，
在每个距离点的测距过程中，保持激光测距机(2)的位置与全站仪(3)的位置不动，通过移动所述测距靶标实现不同距离的遍历；
每个距离点进行测距标定时，保证激光测距机(2)的瞄准镜十字中心与靶标十字中心重合，每个靶标距离测距30次；全站仪(3)测量激光测距机的发射窗口与靶标十字中心之间距离3次；上述测距机和全站仪采集的数据在每个对应距离的位置点测距完成后传输给测距标校模块(4)；
测距标校模块(4)中的误差计算模块完成对所有距离分布的测距误差表的计算；
测距标校模块(4)中的测距补偿模块根据测量误差表完成每次测距的高精度标校与验证。
2.根据权利要求1所述的基于全站仪的脉冲激光测距高精度标校系统，其特征在于，所述测距标校模块(4)中的数据采集模块完成对不同距离点的测距靶标的激光测距机测距数据和全站仪测距数据的采集时，测量次数与距离分布要求为：在50m～500m的距离范围内，保证每隔10m垂直于地面竖立一个带有中心十字的1m×1m测距靶标；在500m～1000m的距离范围内，每隔100m垂直于地面竖立一个带有中心十字的1m×1m测距靶标；对1000m以上的距离范围，选一个大于1000m位置垂直于地面竖立一个带有中心十字的1m×1m测距靶标。
3.根据权利要求2所述的基于全站仪的脉冲激光测距高精度标校系统，其特征在于，测距标校模块中的误差计算模块完成对所有距离分布的测距误差表的计算包括：所述测距标校模块(4)对每个距离点的激光测距机的测量值求平均作为激光测距的实测值，并对相同距离点的全站仪测量值求平均作为测量真值，将所述实测值与所述测量真值作差以获得该距离点的测距误差值，将所述测距误差值存入对应距离范围的测量误差表中；
遍历所有的位置距离点，保持激光测距机和全站仪的位置不动，移动测距靶标开始测距和计算以获得所有距离点的测距误差值，获得与距离分布相关的测量误差表。
4.根据权利要求3所述的基于全站仪的脉冲激光测距高精度标校系统，其特征在于，测距标校模块中的测距补偿模块根据测量误差表完成每次测距的高精度标校与验证包括：所述测距标校模块中根据测量误差表进行激光测距机的实时测距补偿，每次测距完成后将原始测距值传输给测量标校模块中的测距补偿模块，判断原始测距值的分布距离范围，从测量误差表中读取对应的测距误差值，将原始测距值与对应的测距误差值作差获得标校后的测距值以完成本次测距的测距标校；
选择误差补偿标校后的激光测距机在不同距离多次测距得到的测量值与全站仪测距得到的测量值进行对比，检验激光测距机标校后的测量精度是否在±0.5m范围内，若达到上述精度则基于全站仪的脉冲激光测距高精度标校完成。
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