專利名稱：測地定位系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分所述的測地定位系統(tǒng)，該測地定位系統(tǒng)用于借助于可以朝向目標點的視距尺來確定該目標點的位置。
背景技術(shù)：
例如，US 5,512,905 A公開了這樣一種定位系統(tǒng)。其中描述的視距尺系統(tǒng)包括一視距尺，該視距尺可定位在特別是處于地面上的目標點上且其上端裝配有定位件，該定位件可具有反射器或衛(wèi)星信號天線的形式。此外，視距尺上附接有用于檢測視距尺的傾角的雙軸傾斜傳感器和用于檢測該雙軸傾斜傳感器的方位的方向傳感器(更具體地為羅盤)。從對如借助視距儀或衛(wèi)星信號而確定的定位件的位置的了解、從視距尺的傾角、從雙軸傾斜傳感器的方位以及從視距尺的長度，對目標點的位置進行矢量確定。由此，可以省去在常規(guī)系統(tǒng)中需要的對視距尺的垂直對準。然而，所描述的系統(tǒng)的缺點在于需要知道視距尺的方位。利用單個衛(wèi)星信號天線是無法定方位的，因而必須采用方向傳感器，主要是昂貴的磁羅盤系統(tǒng)或者具有若干天線的昂貴衛(wèi)星定位系統(tǒng)。然而，因為這種系統(tǒng)復雜、易受干擾且對于測地來說不夠精確，并且在干擾磁場的地方(特別是鐵磁體附近)無法工作，在屏蔽區(qū)域也無法工作，所以這種系統(tǒng)在測地上的適用性有限。利用所描述的系統(tǒng)無法實現(xiàn)優(yōu)于1厘米到2厘米的定位精度。
在US 6,067,046 A中，描述了一種具有視距尺的測地定位系統(tǒng)，該系統(tǒng)設置有GPS天線和球形水準儀或管形水準儀。使用者通過讀取水準儀來使得視距尺朝向為垂直指向地面上的目標點。只要使用者認為視距尺的朝向足夠垂直，他就通過按壓按鈕來觸發(fā)檢測實際GPS值。然而，這一傳統(tǒng)處理過程存在本質(zhì)上的缺點。視距尺是否垂直對準是由使用者來判定的，因而是純主觀性的，且可能導致不同的結(jié)果。另外，僅獲得單個值，該值可能對應于恰由GPS天線確定的位置或者對應于在視距尺可能不垂直對準的情況下的觸發(fā)檢測前的時段內(nèi)確定的位置的平均值。在這兩種情況下都無法避免誤確定。
在US 5,929,807 A中，公開了一種借助于GPS視距尺進行定位的方法和裝置，其中既不需要傾斜傳感器，也不需要方向傳感器。GPS視距尺的一端置于目標點上且在保持其所述端與目標點之間的接觸的同時由測量員繞目標點擺動。在視距尺擺動的同時，借助于安裝在視距尺的另一端上的GPS天線來檢測多個位置點。由于視距尺的所述另一端在擺動時在虛擬球面上移動，所以檢測到的位置點位于以目標點為中心的虛擬球面上，從而可通過微積分(例如，數(shù)學最小二乘分析)根據(jù)多個所檢測到的位置點推導出視距尺繞其擺動的目標點。然而，如果希望高精度地定位目標點以用于測地，則必須在所有三個坐標上都高精度地確定位置點，而因為在衛(wèi)星定位系統(tǒng)中固有的是垂直定位精度大大低于水平定位精度，所以這種系統(tǒng)能夠提供這種性能的可能性有限。視距尺的約20度傾角的擺動產(chǎn)生僅約為3厘米至4厘米的垂直定位精度。為了以優(yōu)于1厘米的精度確定球心從而確定目標點，對于通常約兩米長的視距尺，應以90度的擺角進行擺動，從而會形成半球。但出于人機工程學的原因這幾乎是不可實現(xiàn)的，因此采用所述方法不能獲得優(yōu)于1厘米的定位精度。
在US 2003/0058164 A1中提出了對上述問題的解決方案，其中，在視距尺上另外附接一傾斜傳感器，并使得在擺動時檢測到的位置點各自與視距尺的對應傾角相關(guān)聯(lián)。由此獲得的額外量使得能夠提高定位精度。
JP 2002/022443 A描述了一種基本與US 5,929,807 A中的方法相對應的方法。只是代替GPS天線，采用可由視距儀指向的反射器作為定位件。
US 5,929,807 A、US 2003/0058164 A1以及JP 2002/022443 A中描述的方法和裝置共同的缺點是，需要進行大量單次測量，并必須通過復雜的計算來處理對目標點的計算確定結(jié)果，該結(jié)果是經(jīng)所述大量單次測量得出的。一方面，因為測量員在一定時期內(nèi)要擺動視距尺，所以這是費時的且不適合于人機工程學。另一方面，評估需要高計算量。因為在沒有根據(jù)定位件(特別是GPS天線或反射器)獲得的位置數(shù)據(jù)進行復雜的數(shù)學運算的情況下無法確定目標點的位置，所以所描述的方法在實時測量時需要操縱例如GPS或視距儀評估單元的用于評估位置數(shù)據(jù)的單元，或者需要進行復雜的數(shù)據(jù)后處理。問題首先出現(xiàn)在模塊化的系統(tǒng)中，在模塊化的系統(tǒng)中針對各種配置下的各種測量采用不同的模型。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種用于確定目標點的位置的高精度測地視距尺定位系統(tǒng)并改進現(xiàn)有技術(shù)公知的視距尺定位系統(tǒng)，所述高精度測地視距尺定位系統(tǒng)適合于人機工程學、結(jié)構(gòu)簡單、模塊化且便宜，而且該定位系統(tǒng)在必要時還可以在無法獲得無地磁場干擾時在基本上避免測量錯誤的情況下工作。
本發(fā)明的這一目的是通過獨立權(quán)利要求中的特征部分的技術(shù)特征來實現(xiàn)的。本發(fā)明的另選或優(yōu)選方式的改進技術(shù)特征記載在從屬權(quán)利要求中。
本發(fā)明的用于確定目標點的位置的測地定位系統(tǒng)包括可朝向目標點的視距尺，該視距尺優(yōu)選地是直長的，另選地還可能是略微彎曲或有角度的，并且可能為單件或多件的、長度固定或長度可變的、任何類型的視距尺、標桿或追蹤桿(rover rod)。通常，這種視距尺的長度約為2米。朝目標點的定向通常是手動操作，其中將視距尺的下端、尤其是尖端置于主要位于地面上的目標點上，接著通過將視距尺繞目標點擺動來實現(xiàn)對視距尺的垂直對準。然而，也可以在不與目標點直接接觸的情況下使視距尺朝所述目標點定向，例如通過采用標桿三角架，使得視距尺在朝目標點定向的同時保持懸空。
定位件、特別是反射器或衛(wèi)星信號天線附接到視距尺上，特別是附接到視距尺的與指向目標點的端部相對的端部。所述定位件用作借助定位裝置進行位置測量的參考件。在一個可能實施方式中，所述定位件由光學可指向目標標記構(gòu)成、特別是瞄準靶或者諸如三棱鏡或五棱鏡或直角雙棱鏡的反射器構(gòu)成。這里采用置于遠處的視距儀作為可利用激光束指向目標標記以使可至少相對于視距儀確定目標標記的位置的定位裝置。視距儀優(yōu)選地是能夠以待機模式連續(xù)指向目標標記的自動跟蹤儀器。代替視距儀，也可以采用諸如常規(guī)經(jīng)緯儀、視頻經(jīng)緯儀、全站儀或水準儀的其他光學測繪儀器作為定位裝置，從而根據(jù)本發(fā)明，所有能夠通過光學檢測目標標記而確定目標位置的所有定位裝置均被視為視距儀。在第二可能實施方式中，定位件由用于接收衛(wèi)星信號(特別是GPS、GLONASS或伽利略衛(wèi)星信號)的衛(wèi)星信號天線構(gòu)成。在這種情況下，定位裝置是用于評估衛(wèi)星信號的單元，該單元設在視距尺上、通過有線或無線信號通信而與衛(wèi)星信號天線連接、并能夠通過評估接收到的衛(wèi)星信號來檢測衛(wèi)星信號天線的位置。該衛(wèi)星信號評估單元例如直接安裝在視距尺上，或者通過攜帶拉帶或背包而帶在測量員的身上。
在視距尺上設置有用于檢測所述視距尺相對于垂直軸線的傾角的傾斜傳感器。在現(xiàn)有技術(shù)中傾斜傳感器已知有不同的形式。例如可以采用如下擺式系統(tǒng)，在該擺式系統(tǒng)中利用光電二極管或編碼光柵掃描裝置光學地或利用例如差分電容器電容性地檢測阻尼擺體的位置，或者可以采用如下的液體系統(tǒng)，在該液體系統(tǒng)中通過光學、電容性或電阻性裝置來感測氣泡在球形水準儀或管形水準儀中的位置或者反射液體的表面的位置。傾斜傳感器直接地或間接地產(chǎn)生與視距尺的傾角在時間上緊密關(guān)聯(lián)的傾角信號，該傾角信號具體地可以是可變電壓、可變電阻或可變電容的形式。甚至也可以是玻璃纖維導引的光信號。根據(jù)所采用的傾斜傳感器，可以僅捕捉相對于垂直軸線的傾角而不捕捉其朝向，或者可以捕捉傾角和關(guān)于垂直軸線的傾斜方向。
根據(jù)本發(fā)明，傾斜傳感器與觸發(fā)裝置可傳輸有線或無線信號地連接，該觸發(fā)裝置繼而與定位裝置可傳輸有線或無線信號地連接。所述觸發(fā)裝置被布置為，只要傾角信號對應于處在給定傾角范圍內(nèi)的傾角，就將用于檢測所述定位件的實際位置的觸發(fā)信號發(fā)送給所述的定位裝置。優(yōu)選地處于給定傾角范圍中間的傾角對應于在視距尺中定位件的位置基本上垂直位于目標點上方的情況下的視距尺朝向。在對中布置的定位件中，這出現(xiàn)在視距尺垂直對準的情況下。然而，同樣切實可行的是，將定位件布置為離開視距尺的軸線，以使視距尺在特定方向上的特定傾斜對準對應于定位件相對于目標點的垂直朝向。在這種情況下，可以沿適當朝向?qū)A斜傳感器安裝在視距尺上，或者可以采用另外可測量傾角的朝向的傾斜傳感器。
只要觸發(fā)裝置發(fā)出觸發(fā)信號，就立即檢測、特別是顯示和/或存儲定位件的瞬時位置，或者在施加觸發(fā)信號的同時依次存儲若干單個位置測量結(jié)果，在隨后的步驟中、特別是在存儲特定數(shù)量的測量結(jié)果后并且/或者由于視距尺偏離垂直朝向使得觸發(fā)信號中斷后，對所述多個位置測量結(jié)果進行進一步的處理，例如求出平均值(特別是算術(shù)平均值)、發(fā)出該平均值作為定位的結(jié)果、并且/或者存儲該平均值。在對本發(fā)明的改進中，除了所述若干單個位置測量結(jié)果外，還檢測傾角信號或與之相關(guān)的數(shù)據(jù)。在求平均值時，通過向靠近給定傾角范圍的中值的單個位置測量結(jié)果賦予比在傾角范圍的邊緣檢測到的單個位置測量結(jié)果更大的權(quán)重，來考慮與所述若干單個位置測量結(jié)果中的每一個相關(guān)聯(lián)的傾角信號或信息。這例如可以通過按照如下方式布置觸發(fā)裝置來實現(xiàn)觸發(fā)信號與加權(quán)信息相關(guān)聯(lián)，該加權(quán)信息是給定傾角范圍的中值與傾角之差的函數(shù)，特別地是倒數(shù)函數(shù)。由此，在施加觸發(fā)信號時，獲得定位件的多個實際位置作為單個位置測量結(jié)果，并且還獲得在時間上與對應的單個位置測量結(jié)果相關(guān)聯(lián)的加權(quán)信息。按照使得靠近給定傾角范圍的中值測得的位置具有比遠離中值測得的位置更大的權(quán)重的方式形成所獲得的多個實際位置的加權(quán)平均值。這例如通過值在0和1之間的觸發(fā)信號來實現(xiàn)，觸發(fā)信號的值在傾角范圍之外時為0，由此被排除在平均之外，而觸發(fā)信號的值在傾角范圍內(nèi)時朝該范圍的中值上升到1，從而觸發(fā)信號隨即表示各單個位置測量結(jié)果的權(quán)重。
觸發(fā)裝置可由電路構(gòu)成，或者可由例如存儲在存儲介質(zhì)中的可通過處理單元處理的算法構(gòu)成。因此，觸發(fā)裝置應被理解為抽象的功能元件，它不一定具有獨立物理單元的形式，而可能是抽象的功能算法。所述觸發(fā)裝置也可能是傾斜傳感器、定位裝置或其他部件的一部分。
由于對位置的檢測是自動觸發(fā)的(特別是在視距尺處于垂直朝向時)，所以本發(fā)明省去了測量員進行費勁的對測量過程的手動觸發(fā)。由此，可以避免在例如通過操作安裝在視距尺上的按鈕而觸發(fā)測量時出現(xiàn)的視距尺朝向的改變造成的誤差。
測量員可通過操作準備按鍵來通知準備進行測量。在隨后的步驟中，測量員例如借助常規(guī)水準儀或與傾斜傳感器相關(guān)聯(lián)的傾斜顯示器使得視距尺特別是垂直朝向。只要視距尺的傾角處于給定傾角范圍內(nèi)，可以自動地且時間上連續(xù)地檢測位置或者在可能的情況下檢測多個位置用于求平均。為了避免測量誤差，可以將觸發(fā)裝置設置為，僅當傾角處于給定傾角范圍內(nèi)特定長度的時間時才發(fā)出觸發(fā)信號。由此避免了在過快地擺動視距尺和快速經(jīng)過傾角范圍時發(fā)出觸發(fā)信號。即使經(jīng)過角度范圍與檢測位置之間的延時是不希望的且被保持為盡可能小，但是由于該延時還會導致測量錯誤。因此，優(yōu)選地選用慣性盡可能小的傾斜傳感器。此外，包括所有有線和無線信號通信的觸發(fā)裝置和定位裝置應在到達傾角范圍后馬上就可以檢測位置。為了避免由于系統(tǒng)的不可避免的慣性引起的測量誤差，還可以檢測由于斜角的變化率引起的擺速，并且在超過特定極限的擺速處(其中實際掃過的傾角范圍與位置檢測之間的延時會導致不希望的大差異)抑制觸發(fā)信號。應選擇被設計為避免測量錯誤的傾角范圍和所述預防措施作為所希望的測量精度的函數(shù)，并且必要時可以由測量員調(diào)節(jié)。因此，例如在借助衛(wèi)星進行定位時，通常給定傾角范圍應被選擇為大于借助視距儀進行光學測量時的給定傾角范圍，這是因為通過視距儀通常實現(xiàn)基本上更高的測量精度。由于特別是在視距尺不準確垂直對準時觸發(fā)對位置的檢測，所以大的傾角范圍導致更低的測量精度。然而，在這種情況下，因為測量員找出傾角范圍更快，所以可以在短時期內(nèi)獲得結(jié)果。然而，上述加權(quán)平均關(guān)心如下情況，即使對于相對較大的傾角范圍，也可通過短時間內(nèi)擺動視距尺來獲得高度準確的位置平均值。
除了定位系統(tǒng)，本發(fā)明還包括在上下文中也描述了的用于確定目標點的位置的處理。


下面將通過利用在附圖中示意性表示的具體實施方式
，僅以示例的方式來更詳細地描述根據(jù)本發(fā)明的測地定位系統(tǒng)，同時還論述了本發(fā)明的其他優(yōu)點。具體來說，所示的有圖1是一測地定位系統(tǒng)，該測地定位系統(tǒng)包括可由視距儀指向的反射器和布置在視距尺上的觸發(fā)裝置；圖2是一測地定位系統(tǒng)，該測地定位系統(tǒng)包括可由視距儀指向的反射器和集成在視距儀中的觸發(fā)裝置；圖3是一測地定位系統(tǒng)，該測地定位系統(tǒng)包括可由視距儀指向的反射器和集成在布置于視距尺上的遙控單元中的觸發(fā)裝置；圖4是一測地定位系統(tǒng)，該測地定位系統(tǒng)包括衛(wèi)星信號天線、設置在視距尺上的衛(wèi)星信號評估單元以及設置在視距尺上的觸發(fā)裝置；并且圖5是一測地定位系統(tǒng)，該測地定位系統(tǒng)包括具有集成傾斜傳感器的衛(wèi)星信號天線和設置在視距尺上的衛(wèi)星信號評估單元，該衛(wèi)星信號評估單元具有集成觸發(fā)裝置和校正數(shù)據(jù)接收單元。
具體實施例方式
在圖1中示出了根據(jù)本發(fā)明的測地定位系統(tǒng)的第一可能實施例。視距尺1的下端指向目標點A。在視距尺1的上端，反射器3作為定位件位于位置B。視距尺1與反射器3之間的連接通過配合的、可拆卸的強制對中件6和7來實現(xiàn)，它們使得可以將反射器3從視距尺1上移走，特別是用其他定位件來替換反射器3。反射器3可通過發(fā)自位于距視距尺1一定距離處的視距儀8的激光束15來指向，由此可捕捉反射器3相對于視距儀8的位置。在所述視距尺1上安裝有傾斜傳感器2a，該傾斜傳感器2a生成與視距尺1的傾角α相關(guān)的傾角信號a。在這種情況下，傾角α是相對垂直軸線而測得的。另外，在視距尺1處還設置有觸發(fā)裝置5a，該觸發(fā)裝置5a由與傾斜傳感器2a可傳輸有線信號地連接的電子元件構(gòu)成并用于接收傾角信號a。觸發(fā)裝置5a被配置為只要傾角信號a對應于處于給定傾角范圍αmax內(nèi)的傾角α，觸發(fā)裝置5a就產(chǎn)生用于觸發(fā)對反射器3的實際位置B的捕捉的觸發(fā)信號b。在對本發(fā)明的改進中，將加權(quán)信息附于發(fā)自觸發(fā)裝置5a的觸發(fā)信號b上，該加權(quán)信息是給定傾角范圍αmax的中值α0與傾角α之差的函數(shù)。給定傾角范圍αmax的中值α0(在此時為傾角α的基準軸)對應于視距尺1的如下朝向反射器3的位置B垂直位于目標點A的上方，并且同時由于反射器3在所述視距尺1上的對中設置使得視距尺1垂直朝向。發(fā)自觸發(fā)裝置5a的觸發(fā)信號b經(jīng)由有線信號鏈路被饋送到信號發(fā)送裝置9中，該信號發(fā)送裝置9置于視距尺1上并發(fā)送結(jié)合有觸發(fā)信號b的發(fā)送信號c。發(fā)送信號c通過置于視距儀8上并與視距儀8可傳輸有線信號地連接的信號接收裝置10來接收，因此在信號發(fā)送裝置9與信號接收裝置10之間形成無線信號鏈路。當視距尺1達到使得傾角α處于傾角范圍αmax內(nèi)的朝向且觸發(fā)裝置5a發(fā)出被饋送到視距儀8的觸發(fā)信號b時，反射器3的實際位置B立即被所述視距儀8所捕捉并在必要時與加權(quán)信息一起存儲，所述視距儀8按照自動跟蹤待機模式永久指向所述反射器3。在給定視距儀8的自動目標跟蹤時，只需要一個測量員，在測繪期間該測量員的唯一任務是將視距尺1定位在目標點A上并且使視距尺1垂直朝向。根據(jù)如此捕獲且存儲的坐標并根據(jù)對反射器3的位置B與目標點A之間的距離的了解，能夠容易地計算出目標點A的位置。必要時計算目標點A的若干位置，并通過相關(guān)的加權(quán)信息來計算加權(quán)位置平均值。
圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的測地定位系統(tǒng)的第二實施例。這里，觸發(fā)裝置不象圖1的第一實施例中那樣布置在視距尺1上，而是布置在視距儀8上。發(fā)出傾角信號a的傾斜傳感器2a與信號發(fā)送裝置9可傳輸有線信號地連接。由此信號發(fā)送裝置9發(fā)送的發(fā)送信號c與傾角信號a相關(guān)。從而視距儀8的信號接收裝置10接收被饋送到視距儀8的包含傾角信號a的發(fā)送信號c。觸發(fā)裝置5b以電路形式或例如存儲在存儲部件中且可由視距儀8處理的算法的形式集成在所述視距儀8中。如上所述，通過觸發(fā)裝置5b自動地在垂直朝向下捕捉反射器3的位置B。
圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的也可能的測地定位系統(tǒng)的第三實施例。這里，在視距尺1上設置有傾斜傳感器2b和遙控單元11。在傾斜傳感器2b與所述遙控單元11之間存在對應于例如藍牙標準的、將傾角信號a饋送到遙控單元11中的無線信號鏈路。遙控單元11集成有信號發(fā)送裝置9，該信號發(fā)送裝置9使得遙控單元11與視距儀8中的信號接收裝置10可傳輸無線信號地連接。由此，可通過遙控信號g來遙控視距儀8。觸發(fā)裝置5b以電路形式或算法(特別是存儲在存儲部件中的且可由遙控單元11處理的算法)形式集成在遙控單元11中。由觸發(fā)裝置5b發(fā)出的觸發(fā)信號b經(jīng)由發(fā)送信號c無線發(fā)送到視距儀8。當然，經(jīng)由發(fā)送信號c發(fā)送的觸發(fā)信號b可以是遙控信號g的一部分。該實施例特別適合于單人測繪，因為視距尺附近的測量員能夠借助遙控單元11來遙控視距儀8(其優(yōu)選地設置有自動目標跟蹤功能)的所有基本功能，同時由遙控單元11通過集成的觸發(fā)裝置5b自動地觸發(fā)對反射器3的位置B的捕捉。
圖4示出了本發(fā)明的第四實施例，其中采用衛(wèi)星信號天線4作為定位件，該衛(wèi)星信號天線4通過配合的強制對中件6和7可拆卸地安裝在視距尺1上。衛(wèi)星信號天線4的天線中心由位置B表示。通過衛(wèi)星信號天線4接收衛(wèi)星信號d，特別是GPS，GLONASS或伽利略衛(wèi)星信號。接收到的衛(wèi)星信號e通過有線信號通信饋送到衛(wèi)星信號評估裝置12，衛(wèi)星信號評估裝置12安裝在視距尺1上并能夠通過評估接收到的衛(wèi)星信號e而以現(xiàn)有技術(shù)公知的方式捕捉衛(wèi)星信號天線4的位置B。另外，視距尺1上還固定安裝有傾斜傳感器2a，該傾斜傳感器2a生成借助有線信號連接被傳送到觸發(fā)裝置5a的傾角信號a。在視距尺1處于垂直朝向時發(fā)出的觸發(fā)信號b被饋送到衛(wèi)星信號評估單元12中。只要施加觸發(fā)信號b，就以衛(wèi)星信號天線4的測得的位置坐標的形式來捕捉位置B，且必要時將位置B與上述加權(quán)信息一起存儲。為了避免測量錯誤，在施加觸發(fā)信號b的同時捕捉衛(wèi)星信號天線4的多個實際位置B，并且在完成了給定數(shù)量的記錄測量時、或在觸發(fā)信號b中斷時、或在測量員中斷測量時、或者在檢測到一定的加權(quán)總和值時，計算所捕獲的多個實際位置B的可能以對應加權(quán)信息加權(quán)的平均值。
圖5示出了作為對圖4中的第四實施例的另選形式的本發(fā)明的第五實施例。容納在共同的殼體13中的衛(wèi)星信號天線4和傾斜傳感器2c借助于強制對中件6和7而布置在視距尺1的上端。該單元與衛(wèi)星信號評估單元12可傳輸無線信號地連接(特別是，根據(jù)藍牙標準進行無線信號傳輸)，由此向衛(wèi)星信號評估裝置12提供有傾角信號a和接收到的衛(wèi)星信號e。觸發(fā)裝置5c以電路形式或以算法(特別是存儲在存儲部件中的且可由衛(wèi)星信號評估單元12處理的算法)形式集成在所述衛(wèi)星信號評估單元12中。另外，衛(wèi)星信號評估單元12還具有校正數(shù)據(jù)接收單元14，該校正數(shù)據(jù)接收單元14用于接收校正信號f(特別是RTK信號或DGPS信號)，這按照現(xiàn)有技術(shù)公知的方式提高了確定衛(wèi)星信號天線4的位置B的精確度。如上所述地捕捉位置B，同時由于視距尺1的垂直朝向，所以通過衛(wèi)星信號評估單元12根據(jù)對衛(wèi)星信號天線4的位置B與目標點A的位置之間的距離的了解，可立即計算目標點A的位置，并且優(yōu)選地自動地計算目標點A的位置。
權(quán)利要求
1.一種用于確定目標點(A)的位置的測地定位系統(tǒng)，該測地定位系統(tǒng)包括視距尺(1)，其可朝所述目標點(A)定向；傾斜傳感器(2a；2b；3c)，其在必要時可拆卸地設置在所述視距尺(1)上，用于產(chǎn)生與所述視距尺(1)的傾角(α)相關(guān)的傾角信號(a)；定位件，其設置在所述視距尺(1)上，特別是反射器(3)或衛(wèi)星信號天線(4)；定位裝置(8；12)，其能夠根據(jù)所述傾角信號(a)來捕捉所述定位件(3；4)的位置(B)，所述測地定位系統(tǒng)的特征在于具有觸發(fā)裝置(5a；5b；5c)，該觸發(fā)裝置(5a；5b；5c)與所述傾斜傳感器(2)和所述定位裝置(8；12)可傳輸信號地連接，并適于使得只要所述傾角信號(a)對應于處于給定傾角范圍(αmax)內(nèi)的傾角(α)，就將所發(fā)出用以捕捉所述定位件(3；4)的實際位置(B)的觸發(fā)信號(b)發(fā)送給所述定位裝置(8；12)。
2.如權(quán)利要求1所述的測地定位系統(tǒng)，該測地定位系統(tǒng)的特征在于所述定位裝置(8；12)適于使得在施加了所述觸發(fā)信號(b)時，檢測所述定位件(3；4)的多個實際位置(B)；并且求出所檢測到的多個實際位置(B)的平均值，特別是算術(shù)平均值。
3.如權(quán)利要求1所述的測地定位系統(tǒng)，該測地定位系統(tǒng)的特征在于所述觸發(fā)裝置(5a；5b；5c)適于使得所述觸發(fā)信號(b)與加權(quán)信息相關(guān)聯(lián)，該加權(quán)信息是所述給定傾角范圍(αmax)的中值(α0)與所述傾角(α)之差的函數(shù)。
4.如權(quán)利要求3所述的測地定位系統(tǒng)，該測地定位系統(tǒng)的特征在于所述定位裝置(8；12)適于使得在施加了所述觸發(fā)信號(b)時，檢測所述定位件(3；4)的多個實際位置(B)以及在時間上與所述多個位置(B)中的每一個相關(guān)的加權(quán)信息；并且按照靠近所述給定傾角范圍(αmax)的所述中值(α0)測得的位置(B)在平均值上具有的權(quán)重大于遠離所述中值(α0)測得的位置(B)的權(quán)重的方式來求得所檢測到的多個實際位置(B)的加權(quán)平均值。
5.如權(quán)利要求1至4中的一項所述的測地定位系統(tǒng)，該測地定位系統(tǒng)的特征在于位于所述給定傾角范圍(αmax)的所述中值(α0)處的傾角(α)對應于所述視距尺(1)的如下朝向其中所述定位件(3；4)的位置(B)基本上垂直在所述目標點(A)上方。
6.如權(quán)利要求1至5中的一項所述的測地定位系統(tǒng)，該測地定位系統(tǒng)的特征在于所述視距尺(1)與所述定位件(3；4)設置有配合的、可拆卸的強制對中件(6，7)，使得所述定位件(3；4)可從所述視距尺(1)上移走，且特別是可由其他定位件(3；4)來替代。
7.如權(quán)利要求1至6中的一項所述的測地定位系統(tǒng)，該測地定位系統(tǒng)的特征在于所述定位件由反射器(3)構(gòu)成；并且所述定位裝置由距所述視距尺(1)一定距離的視距儀(8)構(gòu)成，所述定位裝置特別地設置有自動目標跟蹤功能，并且能夠指向所述反射器(3)，特別是借助于激光束(15)來指向所述反射器(3)，且能夠確定所述反射器(3)的位置(B)。
8.如權(quán)利要求7所述的測地定位系統(tǒng)，該測地定位系統(tǒng)的特征在于具有信號發(fā)送裝置(9)，該信號發(fā)送裝置(9)與所述視距尺(1)相關(guān)聯(lián)，特別地設置在所述視距尺(1)上，該信號發(fā)送裝置(9)用于通過無線信號鏈路至少發(fā)送與所述傾角信號(a)或所述觸發(fā)信號(b)相關(guān)的發(fā)送信號(c)；和信號接收裝置(10)，該信號接收裝置(10)與所述視距儀(8)相關(guān)聯(lián)且與所述視距儀(8)可傳輸信號地連接，所述信號接收裝置(10)用于接收所述發(fā)送信號(c)。
9.如權(quán)利要求8所述的測地定位系統(tǒng)，該測地定位系統(tǒng)的特征在于所述觸發(fā)裝置(5a)設置在所述視距尺(1)上并與所述信號發(fā)送裝置(9)可傳輸信號地連接；并且所述發(fā)送信號(c)與所述觸發(fā)信號(b)相關(guān)。
10.如權(quán)利要求8或9所述的測地定位系統(tǒng)，該測地定位系統(tǒng)的特征在于所述觸發(fā)裝置(5b)以電路形式或以可由遙控單元(11)處理的算法形式集成在所述遙控單元(11)中，所述遙控單元(11)與所述視距尺(1)相關(guān)聯(lián)，特別地設置在所述視距尺(1)上，所述遙控單元(11)能夠通過所述信號發(fā)送裝置(9)和所述信號接收裝置(10)來遙控視距儀(8)，特別是借助于遙控信號(g)來進行遙控。
11.如權(quán)利要求8所述的測地定位系統(tǒng)，該測地定位系統(tǒng)的特征在于所述傾斜傳感器(2a，2b)與所述信號發(fā)送裝置(9)可傳輸信號地連接；所述發(fā)送信號(c)與所述傾角信號(a)相關(guān)；并且所述觸發(fā)裝置(5a，5b)以電路形式或以可由所述視距儀(8)處理的算法形式集成在所述視距儀(8)中。
12.如權(quán)利要求1至6中的一項所述的測地定位系統(tǒng)，該測地定位系統(tǒng)的特征在于所述定位件由衛(wèi)星信號天線(4)構(gòu)成，所述衛(wèi)星信號天線(4)用于接收衛(wèi)星信號(d)，特別是GPS，GLONASS或伽利略衛(wèi)星信號；并且所述定位裝置由衛(wèi)星信號評估單元(12)構(gòu)成，該衛(wèi)星信號評估單元(12)與所述視距尺(1)相關(guān)聯(lián)，特別地設置在所述視距尺(1)上，所述定位裝置與所述衛(wèi)星信號天線(4)可傳輸信號地連接并能夠通過評估所接收到的衛(wèi)星信號(e)來捕捉所述衛(wèi)星信號天線(4)的位置(B)。
13.如權(quán)利要求12所述的測地定位系統(tǒng)，該測地定位系統(tǒng)的特征在于所述傾斜傳感器(2c)與所述衛(wèi)星信號評估單元(12)可傳輸信號地連接，所述觸發(fā)裝置(5c)以電路形式或以可由所述衛(wèi)星信號評估單元(12)處理的算法形式集成在所述衛(wèi)星信號評估單元(12)中。
14.如權(quán)利要求12或13所述的測地定位系統(tǒng)，該測地定位系統(tǒng)的特征在于所述傾斜傳感器(2c)與所述衛(wèi)星信號天線(4)一起布置在共同的殼體(13)中。
15.如權(quán)利要求12至14中的一項所述的測地定位系統(tǒng)，該測地定位系統(tǒng)的特征在于具有校正數(shù)據(jù)接收單元(14)，該校正數(shù)據(jù)接收單元(14)與所述衛(wèi)星信號評估單元(12)相關(guān)聯(lián)且與之可傳輸信號地連接，特別地設置在所述視距尺(1)上，該校正數(shù)據(jù)接收單元(14)用于接收校正信號(f)，特別是RTK信號或DGPS信號，以提高確定所述衛(wèi)星信號天線(4)的位置(B)的精確度。
全文摘要
本發(fā)明提供了測地定位系統(tǒng)。本發(fā)明涉及一種用于借助于指向目標點(A)的視距尺(1)來確定所述目標點的位置的測地定位系統(tǒng)，該測地定位系統(tǒng)包括傾斜傳感器(2a)，其用于產(chǎn)生與視距尺(1)的傾角(α)相關(guān)的傾角信號(a)；和定位件，特別是反射器(3)或衛(wèi)星信號天線(4)。借助于定位裝置，特別是自動跟蹤視距儀(8)或衛(wèi)星信號評估單元(12)，可以檢測定位件(3；4)的位置(B)。本發(fā)明設置有觸發(fā)裝置(5a)，該觸發(fā)裝置(5a)與傾斜傳感器(2)和定位裝置(8；12)可傳輸信號地連接，且被配置為，只要傾角信號(a)對應于處于給定傾角范圍(α
文檔編號G01C15/00GK101040166SQ200580034715
公開日2007年9月19日 申請日期2005年10月11日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月11日
發(fā)明者阿拉斯泰爾·格林, 于爾根·魯克的舍爾, 約瑟夫·施特羅爾, 拉爾夫·布勞恩, 斯特凡·西貝爾 申請人:萊卡地球系統(tǒng)公開股份有限公司