DE60319016T2

DE60319016T2 - Überwachungssystem und verfahren zu dessen verwendung

Info

Publication number: DE60319016T2
Application number: DE60319016T
Authority: DE
Inventors: Georgios Gatsios
Original assignee: Trimble AB
Current assignee: Trimble AB
Priority date: 2002-12-20
Filing date: 2003-12-19
Publication date: 2009-04-30
Anticipated expiration: 2023-12-20
Also published as: SE0203830D0; SE525290C2; US7423742B2; JP2006510904A; EP1573271B1; US20060023203A1; ATE385562T1; AU2003291595A1; EP1573271A1; US7307710B2; SE0203830L; DE60319016D1; US20070019212A1; WO2004057269A1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen ein Verfahren und ein System zum Vermessen, insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Vermessungssystem, das mehrere Vermessungseinheiten zum Vermessen sowie Einrichtungen wie beispielsweise Objekte und Funkempfänger beinhaltet, und es betrifft Verfahren und eine Vorrichtung zur Kooperation zwischen solchen Einheiten.
STAND DER TECHNIK
Die Technik des Vermessens beinhaltet das Bestimmen unbekannter Positionen oder das Abstecken von bekannten Koordinaten unter Verwendung von Winkel- und Entfernungsmessungen, die anhand von einer oder mehreren Positionen durchgeführt werden. Um diese Messungen durchzuführen, wird eine Vermessungsvorrichtung oftmals als eine Totalstation verwendet. Die Vorrichtung wird im Allgemeinen durch zwei Benutzer bedient, wobei ein Benutzer die Totalstation auf ein Objekt richtet, das durch einen zweiten Benutzer gehalten wird.
Der Benutzer führt herkömmlicherweise die Ausrichtung optisch unter Verwendung eines Teleskops durch. Es wurden Roboter-Totalstationen entwickelt, die dem Benutzer beim Orten des Objektes und beim Ausrichten der Totalstation mit dem Objekt helfen. Die Roboter-Totalstationen beinhalten Servomotoren, die es der Vorrichtung ermöglichen, gedreht zu werden, um die Totalstation automatisch mit dem Objekt auszurichten. Die automatische Ausrichtung kann entweder mit dem Reflektor durchgeführt werden, der für die Entfernungsmessung verwendet wird, in wessen Fall ein separater Licht-(Infrarotlicht oder sichtbares Licht)strahl von der Roboter-Totalstation gesendet oder von dem Reflektor zurückreflektiert wird, oder das Objekt kann mit einer Lichtquelle ausgestattet sein. In beiden Fällen ist die Totalstation mit einem optischen Empfänger ausgestattet, um das Ausrichtungssignal zu empfangen, das von dem Reflektor reflektiert wird oder das von der Lichtquelle gesendet wird, um verarbeitet zu werden, und um zum au tomatischen Ausrichten der Totalstation mit dem Objekt verwendet zu werden. Ein System, das beide Möglichkeiten verwendet, ist in dem Dokument EP 0 465 584 offenbart.
Die Roboter-Totalstationen können automatisch ein Objekt finden, auf dieses aufschalten und das Objekt verfolgen, wenn es bewegt wird. Es gibt eine Anzahl unterschiedlicher Verfahren, die verwendet werden, um die Totalstation dazu zu befähigen, ein Objekt zu finden. Normalerweise beinhalten diese Verfahren das Abtasten eines bestimmten „Fensters" oder eines Winkels, und das Aufschalten auf ein beliebiges Objekt innerhalb des Fensters.
Mit diesem Typ einer komplexeren Totalstation ist der Benutzer möglicherweise die einzige Person, und er arbeitet in diesem Fall normalerweise an dem Objekt, um den Punkt zu suchen, der eingemessen werden soll, oder um den Punkt zu markieren, der abgesteckt werden soll. Indem Anweisungen über eine Funkverbindung erteilt werden, kann der Benutzer die Station dazu veranlassen, nach dem Objekt zu suchen und sich darauf aufzuschalten. Wenn der Benutzer erst einmal sämtliche Punkte markiert hat, die an dem Einsatzort zu markieren sind, auf die durch die Totalstation zugegriffen werden kann, muss die Totalstation zu einem neuen Standort bewegt werden, um weitere Punkte an dem Einsatzort Stelle einzumessen.
Um die Totalstation zu bewegen, erfordert es nicht nur die physikalische Bewegung der Vorrichtung, sondern es muss auch für jedes Mal, wenn die Station bewegt wird, der genaue Standort und die Ausrichtung der Station von Neuem bestimmt werden. Die Einmessungen müssen genau sein, um die neuen Einmessungen mit den vorherigen Einmessungen zu korrelieren, indem der Standort und die Ausrichtung der Station im Verhältnis zu bekannten Bezugpunkten eingestellt werden. Verständlicherweise nimmt dies Zeit in Anspruch, typischerweise 30 Minuten oder mehr, und die Benutzer, die zum Abstecken von Land auf die Totalstation angewiesen sind, müssen in diesem Fall nicht nur darauf warten, bis die Totalstation bewegt worden ist, sondern auch darauf, bis der Standort und die Ausrichtung auf die neue Position eingestellt sind.
Diese Notwendigkeit, die Totalstation zu einem neuen Ort zu bewegen, entsteht aus unterschiedlichen Gründen auf großen Einsatzorten, die vermessen werden müssen, beispielsweise dann, wenn die direkte Sichtlinie durch ein Gebäude oder einen Hügel ver sperrt ist, oder aus ähnlichen Gründen, oder wenn Vermessungsarbeiten für den Bau von Straßen oder Start- und Landebahnen und so weiter durchgeführt werden, wo die Baustelle weitläufige Landflächen einnimmt.
Auf großen Baustellen arbeitet jedoch möglicherweise mehr als eine Vermessungsmannschaft in demselben Bereich. Dies bedeutet, dass eine Gefahr dahingehend besteht, dass sich eine Totalstation auf ein falsches Objekt aufschaltet.
Eine Möglichkeit, um der Totalstation dabei zu helfen, auf schnelle Weise ein Objekt zu finden (beispielsweise die Abtastzeit zu reduzieren oder die Notwendigkeit des Abtastens zu verringern), ist in dem Dokument US-A-6.035.254 beschrieben, in dem ein Vermessungssystem, das einen Navigations-GPS-Empfänger an dem Objekt zum Bestimmen der ungefähren Position des Objektes verwendet, beschrieben wird. Das Objekt sendet anschließend eine Information zur Position der Totalstation, die den Standort des Objektes schätzt. Anschließend wird die Totalstation grob mit dem Objekt ausgerichtet, und sie kann sich auf das Objekt aufschalten.
Der Stand der Technik setzt sich nicht mit dem Problem des Auswählens eines spezifischen Objektes aus mehreren möglichen Objekten auseinander, wenn die Objekte scheinbar in der Nähe angeordnet sind, wenn die Betrachtung von der Totalstation aus erfolgt. Ein weiteres Problem tritt dann auf, wenn mehrere Objekte und mehrere Totalstationen auf demselben allgemeinen Einsatzort vorhanden sind; das Problem der eindeutigen Identifizierung sämtlicher Elemente in der Vermessung für ein ordnungsgemäßes Verbinden des Objektes mit der Totalstation wird noch verkompliziert, wenn unterschiedliche Benutzer auf demselben allgemeinen Einsatzort vorhanden sind.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Im Sinne des Bestimmungszwecks dieser Beschreibung und der Ansprüche sind die folgenden Ausdrücke wie folgt zu verstehen:
Identifizierungseinrichtungen sind Einrichtungen, die auf eine ausgewählte Art und Weise einem beliebigen anderen Element des Systems ein Objekt identifizieren.
Identifizierungseinrichtungen sind Einrichtungen, die Teil der Totalstation zur Identifikation eines spezifischen Objektes sind.
Die eindeutige Adresse zur drahtlosen Kommunikation für jede Einheit ist die Adresse, die in der drahtlosen Kommunikation zwischen unterschiedlichen Einheiten, das heißt in dem Objekt, der Totalstation und der Speichereinrichtung, während den Einmessungen verwendet wird. Die eindeutige Adresse kann auch in der Registrierung der erfassten Messungen verwendet werden.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Interaktion zwischen Totalstationen und Objekten zu erzielen, und des Weiteren, dass sich die Totalstation auf ein spezifisches Objekt aufschaltet, wodurch sichergestellt wird, dass es sich um das beabsichtigte Ziel handelt.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, es einem Objekt zu ermöglichen, Unterstützung anzufordern, das heißt, eine spezifische Totalstation dazu zu veranlassen, auf das Objekt aufgeschaltet zu werden.
Eine noch weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, zu veranlassen, dass die Position eines beliebigen Objektes in dem System durch mehr als eine Totalstation eingemessen wird. Es ist des Weiteren die Aufgabe der Erfindung, die Verwendung eines gemeinsamen Objektes für mehrere Einmessungen zu ermöglichen.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Auswahl eines Objektes von mehreren Objekten zu erleichtern, wenn die Trennung der Objekte groß genug ist, um unerwünschte Ziele auszuschließen.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Genauigkeit der Einmessungen zu erhöhen.
Und noch eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen größeren Funkbereich und eine bessere Übertragung von Daten bereitzustellen.
Die vorliegende Erfindung stellt dementsprechend ein System und ein Verfahren zum Bestimmen von Positionen bereit, das eine oder mehrere Totalstation(en) und ein oder mehrere Objekt(e) umfasst, wobei jede Einheit eine drahtlose Kommunikationseinrichtung zur Kommunikation in beide Richtungen umfasst, um in der Lage zu sein, mit allen möglichen Einheiten in dem System in einem Funknetz zu kommunizieren, wobei jede Einheit eine eindeutige Adresse aufweist, die zu verwenden ist, um Anweisungen oder Daten zwischen bestimmten Einheiten auszutauschen.
Genauer gesagt, stellt die Erfindung dementsprechend ein Vermessungssystem bereit, das wenigstens eine Totalstations-Einheit und eine Objekt-Einheit umfasst, wobei die Einheiten eine drahtlose Kommunikationseinrichtung besitzen und jede Einheit mit einer eindeutigen Adresse zur drahtlosen Kommunikation vorgesehen ist, die drahtlose Kommunikation zum Aktivieren einer ausgewählten Totalstation verwendet werden kann, um den Ort eines ausgewählten Objektes zu identifizieren und einzumessen, wobei jedes Objekt eine Identifizierungseinrichtung umfasst, die durch die Totalstation zur Identifizierung des Objekts genutzt wird, wobei jede Totalstation eine Identifizierungseinrichtung besitzt, die zur Identifizierung des ausgewählten einzumessenden Objekts genutzt wird.
Des Weiteren kann der Standort in Übereinstimmung mit der Erfindung im Verhältnis zu einem relativen Bezugssystem eingemessen werden.
Das System in Übereinstimmung mit der Erfindung kann des Weiteren so bereitgestellt werden, dass die Identifizierungseinrichtung eines jeden Objektes innerhalb des System eine modulierte Lichtquelle umfassen kann, wobei jedes der Objekte unterschiedliche Modulationsschemen für die jeweiligen Lichtquellen aufweist und die Identifizierung das ausgewählte Modulationsschema ist.
In Übereinstimmung mit der Erfindung werden weitere Aufgaben dahingehend bereitgestellt, dass die Identifizierungseinrichtung des Systems eines jeden Objektes in dem System eine Lichtquelle umfassen kann, für die ein Modulationsschema von Einmessung zu Einmessung eingestellt werden kann, um den Lichtquellen von Objekten, die nahe beieinander liegen, unterschiedliche Modulationsschemen zu geben, wobei die Identifikation das Modulationsschema ist.
In Übereinstimmung mit der Erfindung werden weitere Aufgaben der Erfindung dahingehend bereitgestellt, dass die Identifizierungseinrichtung eines jeden Objekts innerhalb des Systems einen Empfänger für ein Satelliten-Ortungssystem umfassen kann, wobei die Identifikation der durch das Ortungssystem gegebene ungefähre Standort ist.
In Übereinstimmung mit der Erfindung werden weitere Aufgaben der Erfindung dahingehend bereitgestellt, dass jedes Objekt mit einer drahtlosen Kommunikationseinrichtung und einer eindeutigen Adresse für drahtlose Kommunikation vorgesehen ist, wobei die drahtlose Kommunikation zum Aktivieren einer ausgewählten Totalstation innerhalb des Vermessungssystems verwendet werden kann, um den Standort des Objekts in Hinblick auf ein relatives Bezugssystem zu identifizieren und einzumessen, wobei das Objekt ferner mit einer Identifizierungseinrichtung versehen ist, die von der Totalstation zur Identifizierung des Objekts genutzt werden kann.
In Übereinstimmung mit der Erfindung werden weitere Aufgaben der Erfindung dahingehend bereitgestellt, dass die Identifizierungseinrichtung des Objekts eine modulierte Lichtquelle umfassen kann, wobei das Objekt unterschiedliche Modulationsschemen für die Lichtquellen aufweist, wobei die Identifikation das ausgewählte Modulationsschema ist.
In Übereinstimmung mit der Erfindung werden weitere Aufgaben der Erfindung dahingehend bereitgestellt, dass die Identifizierungseinrichtung des Objekts eine Lichtquelle umfassen kann, für die ein Modulationsschema von Einmessung zu Einmessung ausgewählt werden kann, und die Identifikation das ausgewählte Modulationsschema ist.
In Übereinstimmung mit der Erfindung werden weitere Aufgaben der Erfindung dahingehend bereitgestellt, dass die Identifizierungseinrichtung des Objekts einen Empfänger für ein Satelliten-Ortungssystem umfassen kann, wobei die Identifikation der durch das Ortungssystem gegebene ungefähre Standort ist.
In Übereinstimmung mit der Erfindung werden weitere Aufgaben der Erfindung in einem Verfahren bereitgestellt, dass die folgenden Schritte umfasst:
Orten und Ausrichten mindestens einer Totalstation in einem gegebenen Koordinatensystem; wobei ein Objekt, dessen Position eingemessen werden soll, eine Identifizie rungseinrichtung aufweist, die mit einer ausgewählten Totalstation von der wenigstens einen Totalstation ausgetauscht wird;
wobei die Totalstation eingerichtet ist, um nach dem Objekt zu suchen, und sie die Identifizierungseinrichtung benutzt, um die Totalstation zu identifizieren, die mit dem Objekt für die Einmessungen ausgerichtet ist;
wobei die Einmessungen des Standortes des Objektes von der Totalstation durchgeführt werden.
In Übereinstimmung mit der Erfindung werden weitere Aufgaben der Erfindung dahingehend bereitgestellt, dass die Messdaten über drahtlose Kommunikation zu einer Speichereinrichtung gesendet werden können.
In Übereinstimmung mit der Erfindung werden weitere Aufgaben der Erfindung dahingehend bereitgestellt, dass die Identifizierungseinrichtung eine modulierte Lichtquelle umfasst, wobei ein Modulierungsschema für die Lichtquelle eindeutig für das Objekt ist, und die Identifikation das ausgewählte Modulationsschema ist.
In Übereinstimmung mit der Erfindung werden weitere Aufgaben der Erfindung dahingehend bereitgestellt, dass die Identifizierungseinrichtung eine Lichtquelle umfassen kann, für die ein Modulationsschema von Einmessung zu Einmessung eingestellt werden kann, wobei die Identifikation das ausgewählte Modulationsschema ist.
In Übereinstimmung mit der Erfindung werden weitere Aufgaben der Erfindung dahingehend bereitgestellt, dass die Identifizierungseinrichtung des Objekts einen Empfänger für ein Satelliten-Ortungssystem umfassen kann, wobei die Identifikation der durch das Ortungssystem gegebene ungefähre Standort ist.
Ein Objekt umfasst einen Reflektor, der als ein Objekt für den Entfernungsmesser in der Totalstation zu benutzen ist, eine Einrichtung, um die Roboter-Totalstation dazu zu befähigen, sich auf das Objekt aufzuschalten und eine Identifizierungseinrichtung, die der Totalstation das Objekt positiv identifiziert, um ein Aufschalten auf das Objekt durchzuführen. Die Identifizierungseinrichtung an dem Objekt kann beispielsweise eine modulierte Lichtquelle, die ein auswählbares Modulationsschema verwendet, sein, oder sie kann ein GPS-Empfänger sein, um die ungefähre Position des Objekts zu bestimmen, wobei der identifizierende Parameter in dem ersten Fall das ausgewählte Modulationsschema ist und in dem zweiten Fall die ungefähre Position ist. Diese Identifizierungseinrichtung wird benutzt, um eine Totalstation dazu zu befähigen, zu bestimmen, dass ein spezifisches Objekt identifiziert worden ist, bevor ein Aufschalten darauf erfolgt.
Die Einrichtung an dem Objekt, um die Station dazu zu befähigen, sich auf das Objekt aufzuschalten, kann der Reflektor selbst sein oder eine zusätzliche Einrichtung sein, so beispielsweise eine Lichtquelle. Die zweite Lichtquelle kann identisch mit der Identifizierungseinrichtung sein, auch wenn es sich bei derselben um eine modulierte Lichtquelle handelt.
Die vorliegende Erfindung stellt des Weiteren eine eindeutige Adresse für alle ihre Einheiten innerhalb des Systems bereit, so dass diese in einem Funkkommunikationsnetz verwendet werden, wodurch jede Einheit dazu befähigt wird, eine spezifische Einheit für eine spezifische Kommunikation auszuwählen.
In einer ersten Ausführungsform in Übereinstimmung mit der Erfindung wird die Identifikation eines bestimmten Objekts unter Verwendung einer modulierten Lichtquelle als die Identifizierungseinrichtung an dem Objekt erzielt, wobei das Modulationsschema (beispielsweise die Modulationsfrequenz) geändert werden kann. Eine beliebige einer Anzahl von vorgegebenen Eigenschaften können durch den Bediener, oder durch eine Anweisung von einer der anderen Einheiten innerhalb des Systems aktiviert werden. Die Totalstation kann dieses spezifische Modulationsschema auf unterschiedliche Weise benutzen.
In einer Ausführungsform kann die Totalstation die spezifische Modulation während des Verlaufs identifizieren, wenn die Abtastung für das Objekt durchgeführt wird, und auf diese Weise kann sie alle anderen Objekte außer Acht lassen, und wenn das ausgewählte Objekt identifiziert worden ist, wird es der Station gestattet, sich auf das spezifische Objekt aufzuschalten.
In der zweiten Ausführungsform kann sich die Totalstation zuerst während der Suchprozedur nach einem spezifischen Objekt auf ein Objekt aufschalten und anschließend das Modulationsschema überprüfen, um festzustellen, ob das tatsächliche Objekt, auf das die Aufschaltung erfolgt hat, auch das beabsichtigte Objekt war.
Durch Auswählen eines spezifischen Modulationsschemas für ein Objekt und durch Erteilen einer Anweisung an eine bestimmte Totalstation, sich unter Verwendung dieses spezifischen Schemas auf das Objekt aufzuschalten, wird auf diese Weise das Aufschalten einer bestimmten Totalstation auf ein spezifisches Objekt erzielt.
In einer weiteren Ausführungsform kann das spezifische Objekt, wie dies auf dem Gebiet der Technik bereits bekannt ist, einen GPS-Empfänger an dem Objekt zum Bestimmen der Position umfassen. Die Identifizierungseinrichtung des ausgewählten Objekts wird in dieser Ausführungsform aus der Position bestehen, die durch den GPS-Empfänger gegeben wird. Diese Information kann über die vorgesehene Funkkommunikation (drahtlose Verbindung) zu einer bestimmten Totalstation übertragen werden, wobei die eindeutige Adresse der spezifischen Totalstation verwendet wird. Die Totalstation kann anschließend unter Verwendung der übertragenen Positionsdaten eine Ausrichtung mit dem tatsächlichen Objekt vornehmen und sich auf dieses aufschalten.
In einer Vermessung, in der mehrere Roboter-Totalstationen verwendet werden, arbeitet der Benutzer vorzugsweise an dem Objekt. Die Einrichtung für Funkkommunikation wird in diesem Fall den Benutzer dazu befähigen, eine oder mehrere der möglichen Totalstationen auszuwählen, die sich auf das spezifische Ziel aufschalten und den Standort davon einmessen.
Dadurch wird die Möglichkeit einer Vielzahl von Einmessungen desselben Objektes unter Verwendung unterschiedlicher Totalstationen bereitgestellt, wodurch eine genauere Einmessung des Standortes des spezifischen Objektes gewährleistet wird.
Dadurch, dass die Objekte mit einer spezifischen Identifizierungseinrichtung vorgesehen sind, so beispielsweise eines spezifischen Modulationsschemas, wird ebenfalls ermöglicht, dass mehr als ein Benutzer dasselbe Objekt an einem Standort benutzen und dass er es von anderen Objekten unterscheidet. Dieses gemeinsame spezifische Objekt kann ein Objekt sein, das als ein Bezugsobjekt an dem Standort benutzt wird.
Durch Verwendung von mehr als einer Totalstation wird auch Zeit dahingehend eingespart, dass bei dem Abstecken für eine Straße eine Station bewegt und ausgerichtet werden kann und die Position davon bestätigt werden kann, während der/die Vermesser an einer anderen Totalstation weiter Einmessungen durchführen und Punkte abstecken.
Durch Bereitstellen einer drahtlosen Datenkommunikation in jeder Einheit ist die Möglichkeit vorhanden, Daten zwischen mehreren Einheiten so weiterzuleiten, dass der Kommunikationsbereich erweitert wird. Dadurch wird die Möglichkeit geschaffen, sämtliche Daten in einer gemeinsamen Einrichtung zum Speichern der Daten zu sammeln, so dass keine Notwendigkeit besteht, Daten von jeder Einheit separat herunterzuladen, wodurch Zeit gespart wird und darüber hinaus Sicherheit dahingehend gewährleistet wird, dass Daten in der gemeinsamen Datenspeichervorrichtung und darüber hinaus in den einzelnen Totalstationen oder den Steuereinheiten an den Objekten verfügbar sind.
Die Kommunikation erleichtert des Weiteren unterschiedlichen Benutzern den Zugriff auf eine gemeinsame Datenbank, die Baudaten enthält, die für die Vermessung zu verwenden sind.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Diese und weitere Aufgaben, Vorteile und Leistungsmerkmale der vorliegenden Erfindung werden anhand der folgenden ausführlichen Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen davon besser verständlich, wenn diese zusammen mit den Zeichnungen betrachtet wird, in der gleiche Referenznummern identische Strukturen durch die gesamten Zeichnungen hinweg bezeichnen, und in denen:
1 eine schematische Illustration einer bevorzugten Ausführungsform eines Systems in Übereinstimmung mit der Erfindung ist.
2 ist eine schematische Illustration eines Verfahrens zum Verwenden des Systems in Verbindung mit einem Straßenbau oder Ähnlichem.
3 ist eine schematische Illustration eines Verfahrens zum Verwenden des Systems an einem Einsatzort, an dem bewegliche Baumaschinen verwendet werden.
4 zeigt einen Ablaufplan der Funktionsweise eines Systems in Übereinstimmung mit der Erfindung.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung interagieren mehrere Totalstationen miteinander, wie dies in der schematischen Zeichnung in 1 dargestellt ist. Es sind drei Totalstationen 110, 120, 130 dargestellt, wobei jede Totalstation Anordnungen 111, 121, 131 zum Senden von Einmessungsstrahlen für Entfernungs- und Ausrichtungsmessungen und von Strahlen, sowie Sensoranordnungen 112, 122, 132 zum Empfangen der reflektierten oder der gesendeten Strahlen von einem Objekt besitzt.
Der Sensor zum Empfangen des Ausrichtungstrahls kann eingerichtet sein, um den Strahl von einer Identifizierungseinheit des Objektes zu empfangen, oder es kann ein separater Sensor für die Erfassung dieser Identifikation verwendet werden. Eine optische Ausrichtungseinrichtung (Teleskop) kann eingerichtet sein, um die Totalstation(en) mit einem beliebigen bekannten Punkt (nicht dargestellt) auszurichten. Darüber hinaus sind Einheiten für die drahtlose Datenkommunikation in beide Richtungen, jeweils 113, 123 und 133, vorgesehen.
Die drahtlose Datenkommunikation in beide Richtungen kann des zellularen Typs sein, so beispielsweise gemäß AMPS, PCS (Personal Communication Service), CDPD (Cellular Digital Packet Data), und GSM, beispielsweise unter Verwendung von GPRS (General Packet Radio Service). Für diese Systeme besteht die Regel darin, dass wenigstens eine Basisstation vorhanden sein muss, um die Dateninformationen weiterzuleiten. In den Bereichen, in denen dieser Typ von Dienst nicht bereitgestellt wird, können beispielsweise Bluetooth^® oder Wi-Fi (Wireless Fidelity) oder ein speziell für das System entwickeltes Funkkommunikationssystem verwendet werden.
Darüber hinaus sind Objekte 150 und 160 dargestellt, wobei jedes Objekt einen Reflektor (nicht dargestellt) mit Einheiten von jeweils 152 und 162 für die drahtlose Datenkommunikation in beide Richtungen sowie Einheiten 154 und 164 für die Identifizierung des Objektes umfasst.
In dieser bevorzugten Ausführungsform sind die Identifizierungseinrichtungen Lichtquellen, die unter Verwendung unterschiedlicher auswählbarer Modulationsschemen moduliert werden können. Das Objekt kann darüber hinaus auch eine Steuereinheit umfassen (nicht dargestellt), einschließlich einer Tastatur, einer Anzeige und eines Kontrollers, um die Aufgaben zu bearbeiten, die über die Tastatur eingegeben werden, und um die unterschiedlichen Einheiten zu steuern. Die doppelköpfigen Pfeile 140 zeigen sowohl die jeweilige Datenkommunikation als auch die Einmessungsmöglichkeiten innerhalb des Systems an. Das System kann ferner mit einer Speichereinrichtung 170 zum Herunterladen von Messdaten von den Totalstationen vorgesehen sein, und das System kann des Weiteren mit geeigneten Karten und so weiter für die auszuführenden Vermessungsarbeiten ausgestattet sein, die in der Speichereinrichtungen gespeichert werden können. Die Speichereinrichtung ist normalerweise in der Totalstation vorgesehen, und die Steuereinheiten an den Objekten können in einem separaten Computer, beispielsweise des Typs PC vorgesehen sein.
Wenn der Benutzer das System verwendet, ist dieser vorzugsweise an einem der Objekte 150 oder 160 stationiert. Der Benutzer sendet unter Verwendung der eindeutigen Adresse eine Anweisung an die geeignete Totalstation, um eine Ausrichtung mit einem Objekt vorzunehmen, das das geeignete Modulationsschema aufweist, und misst die Entfernung und die Winkel von der Totalstation zu diesem Objekt, so wie dies auf dem Gebiet der Technik bekannt ist. Diese Messdaten werden anschließend entweder lokal in der Station gespeichert oder über Funk zu der Steuereinheit an dem Objekt oder zu der zentralen Speichereinrichtung gesendet und dort gespeichert, die so eingerichtet sind, dass auf sie durch sämtliche Einheiten (Totalstation und Objekte) innerhalb des Systems zugegriffen werden kann. Ein zweiter Benutzer an dem Objekt 160 kann gleichzeitig eine beliebige nicht belegte Totalstation verwenden, um eine Ausrichtung mit einem Objekt vorzunehmen und die entsprechenden Einmessungen durchzuführen. Hierbei sollte beachtet werden, dass eine Einheit, die mit einer Einmessungsaufgabe beschäftigt ist, einem jeglichen Benutzer, der versucht, Kontakt mit ihr herzustellen, einen Hinweis gibt, der anzeigt, dass diese Einheit so lange nicht für eine neue Aufgabe verfügbar ist, bis die erste Aufgabe abgeschlossen ist. Es ist darüber hinaus auch möglich, Benutzern unterschiedliche Prioritäten zu geben, wenn die Aufforderung zu einem Dienst erteilt wird.
Ein Vorteil, wenn diese Ausführungsform verwendet wird, besteht darin, dass die Totalstationen vorab an den Standorten auf dem Einsatzort eingerichtet werden können, von dem die Standorte von allen möglichen Einmessungspunkten auf dem Einsatzort innerhalb der Einmessungsentfernung liegen (Sichtlinie ungehindert), oder dass wenigstens eine Totalstation von einem beliebigen Punkt innerhalb der Einmessungsentfernung liegt. Der Benutzer kann anschließend die geeignete(n) Totalstation(en) auswählen, um die Einmessung(en) durchzuführen. In diesem Fall gilt es, die relative Entfernung der ausgewählten Totalstation und darüber hinaus auch die relativen Standorte der ausgewählten Station(en) zu berücksichtigen, das heißt, es können zwei Objekte zu nahe beieinander sein, wenn die Betrachtung von einer Totalstation aus erfolgt, aber nicht, wenn die Betrachtung von einer anderen Totalstation aus erfolgt. Wenn mehr als eine Totalstation dazu veranlasst wird, die Einmessung durchzuführen, wird dies insgesamt eine höhere Genauigkeit für die Daten sicherstellen.
Es steht nicht fest, dass alle Punkte an einem Einsatzort für alle der Totalstationen innerhalb der Sichtlinie liegen werden, so kann der Einsatzort eine Baustelle sein, auf der Gebäude errichtet werden, die die Sicht in einige Richtungen behindern können. Der Einsatzort kann darüber hinaus auch eines hügligen Typs sein, wobei der Boden selbst die Sicht behindert.
In einer zweiten Ausführungsform umfassen die Identifizierungseinrichtungen 154 und 164 an dem Objekt GPS-Empfänger. Die Identifizierung wird in diesem Fall durch die Bestimmung der ungefähren Position (in dem Bereich von bis zu einigen Metern) des Objektes durchgeführt. Anstelle des Übertragens der Modulationsanweisung zu der Totalstation wie in der bevorzugten Ausführungsform, werden hier die ungefähren Positionsdaten übertragen, und durch Berechnen der ungefähren Richtung zu dem Objekt kann die Totalstation das Objekt finden und sich darauf aufschalten, vorausgesetzt, es ist kein anderes Objekt in der Nähe derselben Richtung vorhanden.
In 2 ist eine Baustelle für Straßenbauarbeiten dargestellt, und diese kann ohne Weiteres für eine Eisenbahnschiene oder eine Start- und Landebahn sein. In der Zeichnung werden drei Ziele 201, 202 und 203 zum Abstecken der Kanten der Straße dargestellt.
Darüber hinaus werden zwei Totalstationen 210 und 220 dargestellt. Die Einmessungen werden auf dieselbe Weise initiiert wie dies in der vorherigen Ausführungsform der Fall ist. Die Einmessungen im Verhältnis zu dem Objekt 201, 202 und 203 werden in einer ersten Runde durchgeführt. Die bidirektionalen drahtlosen Kommunikationspfade 241 werden ebenso wie die bidirektionalen Einmessungsstrahlen 240 jeweils beide gezeigt.
Das Verfahren des Aufschaltens beider Totalstationen 210 und 220 auf dasselbe Objekt (in diesem Fall 202) kann entweder als eine Überprüfung dahingehend dienen, dass keine Nichtübereinstimmung zwischen den zwei Totalstationen vorhanden ist, das heißt, die Standorte und die Ausrichtungen sind korrekt, oder Daten von beiden Stationen können verwendet werden, um eine größere Genauigkeit der Einmessung zu erzielen, indem die gemessene Position von 202 gemittelt wird.
Es ist ferner ersichtlich, dass es aufgrund der eindeutigen Adresse einer jeden Einheit möglich sein wird, Daten über Funk von der Station 210 zu der Station 220 selbst dann zu übertragen, wenn der Funkbereich nicht lang genug ist, um dies direkt durchzuführen.
Es kann selbstverständlich mehrere Objekte geben, die innerhalb der Sichtlinie von den Totalstationen 210 und 220 liegen. Wenn alle Einmessungen, die durch die Totalstation 210 durchgeführt werden sollen, durchgeführt worden sind, wird diese Station zu einem neuen Platz bewegt, wie dies in der Zeichnung durch die Totalstation 210' und durch den gestrichelten Pfeil 270 dargestellt ist. Auch das Objekt 210 wird zu einem neuen Standort bewegt, der durch 201' angezeigt wird.
Die Art und Weise, wie die Messdaten gespeichert und gesammelt werden, ist dieselbe, wie die in der in 1 dargestellten Ausführungsform.
Der Vorteil des Arbeitens auf diese Weise besteht ganz eindeutig darin, dass es sich dabei um eine zeitsparende Einmessung handelt, die in der Lage ist, eine Totalstation einschließlich der Bestimmung und der Überprüfung des exakten neuen Standortes und der Ausrichtung zu einem neuen Standort zu bewegen, während die Arbeit unter Verwendung der anderen Station(en) weitergeht.
Ein weiterer Vorteil der Systeme in Übereinstimmung mit der Erfindung besteht darin, dass, wenn mehr als ein Team auf der Baustelle vorhanden ist, diese beispielsweise die Einheiten anderer Teams verwenden können, da jede Einheit eine eindeutige Adresse aufweist.
In 3 wird ein Einsatzort dargestellt, der dem ähnlich ist, der in 2 dargestellt ist, der jedoch eine andere Arbeitsmaschine aufweist, so beispielsweise ein Planiergerät 304. Die Arbeitsmaschine hat ein Objekt/einen Reflektor 303 zum Einmessen des Standortes der Arbeitsmaschine. Es sind zwei Totalstationen vorgesehen, 310 und 320, von denen beide Einmessungseinrichtungen und auch eine Funkeinrichtung für die Kommunikation zwischen den Einheiten innerhalb des Systems aufweisen. Das dargestellte System umfasst des Weiteren zwei Objekte 301 und 302, die ebenfalls mit Einrichtungen zur drahtlosen Kommunikation und zum Durchführen von Einmessungen vorgesehen sind. Die bidirektionalen drahtlosen Kommunikationspfade 341 sind ebenso angezeigt wie die bidirektionalen Einmessungsstrahlen 340.
Es können eine oder mehr der Totalstationen 310 und 320 verwendet werden, um eine Einstellung auf das Objekt an der Maschine 304 vorzunehmen, um die Maschine zu leiten und den Arbeitsteil der Maschine über die Funkverbindung zu steuern. Es können mehr Sensoren an der Maschine bereitgestellt werden, um die Position der Arbeitsschaufel in einem Koordinatensystem des Einsatzortes zu bestimmen, um die exakte Steuerung der Arbeit, die durch die Maschine ausgeführt wird zu erleichtern. Wenn die Maschine entlang der Straße fährt, muss die Verfolgung durch die nächste Totalstation (320) übernommen werden. Wenn dies erreicht ist, kann die erste Station zu einem neuen Standort entlang der Straße bewegt werden (durch 310' angezeigt), ohne dass es für die Maschine zu irgendeiner Unterbrechung infolge des Wartens auf den Transport kommt. Erneut kann unter Verwendung eines zweiten (302) gemeinsamen Objektes für zwei Stationen eine Überprüfung der Konsistenz des neuen Standortes sowie seiner Ausrichtung durchgeführt werden.
Ein bevorzugtes Verfahren des Verwendens des Systems, das in 1 dargestellt ist, kann in Übereinstimmung mit der Erfindung wie folgt ausgelegt sein:
Schritt 1: Es wird Orten und Ausrichten einer oder mehrerer Totalstation(en) in Bezug auf zwei oder mehr Bezugspunkte durchgeführt.
Schritt 2: Der Benutzer ortet ein Objekt an einem einzumessenden Punkt.
Schritt 3: Der Benutzer wählt ein Modulationsschema aus, um das Objekt zu charakterisieren.
Schritt 4: Der Benutzer sendet eine Anweisung zu der geeigneten Totalstation, um das Objekt unter Verwendung des ausgewählten Modulationsschemas zu suchen und eine Aufschaltung darauf vorzunehmen.
Schritt 5: Die Totalstation findet das Objekt und nimmt eine Einstellung darauf vor. Die Einstellung wird auf der Anzeige des Objekts angezeigt. Es können Informationen über die drahtlose Kommunikation zu dem Objekt weitergeleitet werden, oder in einer geeigneten Speichereinrichtung gespeichert werden.
Schritt 6: Der Benutzer sendet eine Anweisung zu der Totalstation, um die Position des Objektes einzumessen.
Schritt 7: Die eingemessenen Koordinaten für den Standort des Objektes werden von der ausgewählten Totalstation zu dem Objekt und auf die Anzeige der Steuereinheit weitergeleitet.
Schritt 8: Der Benutzer speichert die Koordinatendaten lokal in der Steuereinrichtung des Objektes. Das Speichern der Messdaten in einer gemeinsamen Speichereinrichtung durch Übertragen von Daten unter Verwendung der Funkeinrichtung kann ebenfalls durchgeführt werden.
Schritt 9: Der Verlust des Objektes und/oder die Auswahl der Totalstation für neue Einmessungen werden wie in Schritt 4 bestimmt.
Schritt 10: Wenn weitere Einmessungen erforderlich sind, wird die Prozedur von Schritt 6 an wiederholt.
In dem Objekt kann auch ein Transponder bereitgestellt sein, der eingerichtet ist, um auf einen übertragenen elektromagnetischen Strahl von der Totalstation als die Identifizierungseinrichtung zu reagieren. Der Transponder wird anschließend reagieren und das Signal zurücksenden und möglicherweise eine Modulation zu dem Signal hinzuaddieren.
Die Erfindung stellt auf diese Weise ein Vermessungssystem bereit, das viele Vorteile verglichen mit Systemen, die entsprechend dem Stand der Technik bekannt sind, liefert. Obgleich die Erfindung in ihren bevorzugten Formen beschrieben worden ist, können offensichtlich viele Änderungen und Modifizierungen daran vorgenommen werden. Es sollte dementsprechend beachtet werden, dass die vorliegende Erfindung innerhalb des Umfangs der angehängten Ansprüche ausgeführt wird.

Claims

Objekt (150, 160) zur Verwendung in einem Vermessungssystem, wobei das Objekt mit einer drahtlosen Kommunikationseinrichtung (152, 162) und einer eindeutigen Adresse zur drahtlosen Kommunikation versehen ist, und die drahtlose Kommunikation so eingerichtet ist, dass sie zum Aktivieren einer ausgewählten Totalstation (110, 120, 130) innerhalb des Vermessungssystems verwendet werden kann, um den Standort des Objekts in Hinblick auf ein relatives Bezugssystem zu identifizieren und einzumessen, und das Objekt ferner mit einer Identifizierungseinrichtung (154, 164) versehen ist, die von der Totalstation zur Identifizierung des Objekts genutzt werden kann.
Objekt nach Anspruch 1, bei dem die Identifizierungseinrichtung des Objekts eine modulierte Lichtquelle umfasst, wobei ein Modulierungsschema für die Lichtquelle eindeutig für das Objekt ist, und die Identifikation das Modulationsschema ist.
Objekt nach Anspruch 1, bei dem die Identifizierungseinrichtung des Objekts eine Lichtquelle umfasst, für die ein Modulationsschema von Einmessung zu Einmessung ausgewählt werden kann und die Identifikation das ausgewählte Modulationsschema ist.
Objekt nach Anspruch 1, bei dem die Identifizierungseinrichtung des Objekts einen Empfänger für ein Satellitenortungssystem umfasst, wobei die Identifikation der durch das Ortungssystem gegebene ungefähre Standort ist.
Vermessungssystem, das mindestens eine Totalstation (110, 120, 130) mit drahtloser Kommunikationseinrichtung (113, 123, 133) und einer eindeutigen Adresse zur drahtlosen Kommunikation und mindestens ein Objekt (150, 160) nach einem der Ansprüche 1 bis 4 umfasst, wobei jede Totalstation des Weiteren Identifizierungseinrichtungen besitzt, die zur Identifizierung eines einzumessenden Objekts dienen.
System nach Anspruch 5, das dazu eingerichtet ist, den Standort des Objektes im Verhältnis zu einem relativen Bezugssystem einzumessen.
System nach Anspruch 5 oder 6, das ferner eine Speichereinrichtung (170) zum Speichern der Messdaten umfasst.
System nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei die drahtlose Kommunikationseinrichtung in der Totalstation und in dem Objekt für eine drahtlose Datenkommunikation in beide Richtungen in Funknetzen eingerichtet ist.
System nach Anspruch 8, wobei die drahtlose Kommunikationseinrichtung in der Totalstation und in dem Objekt für eine drahtlose Datenkommunikation in beide Richtungen nach AMPS, PCS, CDPD oder GSM eingerichtet ist.
System nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei die drahtlose Kommunikationseinrichtung in der Totalstation und in dem Objekt für eine drahtlose Datenkommunikation in beide Richtungen nach Bluetooth oder Wi-Fi eingerichtet ist.
Verfahren zum Vermessen, das folgende Schritte umfasst: Orten und Ausrichten mindestens einer Totalstation in einem gegebenen Koordinatensystem, wobei die Totalstation eine drahtlose Kommunikationseinrichtung und eine eindeutige Adresse zur drahtlosen Kommunikation aufweist; Senden einer drahtlosen Anweisung vom Objekt zur Totalstation, indem die eindeutige Adresse des Objekts und der Totalstation verwendet werden, um die Totalstation zum Ausrichten mit dem Objekt zu aktivieren, wobei die Totalstation die Identifizierungseinrichtung in dem Objekt benutzt, um festzustellen, dass die Totalstation mit dem Objekt für Messungen ausgerichtet ist; und Einmessen des Standortes des Objekts mittels der Totalstation.
Verfahren nach Anspruch 11, das des Weiteren den Schritt des Sendens von Messdaten von der Totalstation zu einer Speichereinrichtung über drahtlose Kommunikation umfasst.
Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, wobei der Schritt des Ortens eines Objekts das Orten eines Objekts mit einer Identifizierungseinrichtung in Gestalt einer modulierten Lichtquelle umfasst, und ferner den Schritt des Auswählens eines Modulationsschemas für die modulierte Lichtquelle als Objektidentifikation umfasst.
Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, wobei der Schritt des Ortens eines Objekts das Orten eines Objekts mit einer Identifizierungseinrichtung in Gestalt eines Empfängers für ein Satellitenortungssystem umfasst, und ferner den Schritt des Verwendens eines durch das Ortungssystem gegebenen Standortes als Objektidentifikation umfasst.