專利名稱：自測激光發(fā)射機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及位置跟蹤和機械控制系統(tǒng)，更具體地說，本發(fā)明涉及激光系統(tǒng)和全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)的組合，該組合被配置成不僅具有跟蹤和機械控制能力，還具有自測的能力。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)的集成激光和衛(wèi)星定位系統(tǒng)能夠為多個移動單元提供以毫米相對精度確定的激光平面數(shù)據(jù)?，F(xiàn)有技術(shù)的集成激光和差分衛(wèi)星定位系統(tǒng)也可以生成并且向多個移動單元發(fā)送差分校正數(shù)據(jù)。裝備了移動衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收機的各個移動單元可以使用差分校正數(shù)據(jù)和高精度的激光平面數(shù)據(jù)來提高它的位置確定能力。
然而，現(xiàn)有技術(shù)的集成激光和衛(wèi)星定位系統(tǒng)必須被放置在具有已知坐標的位置上才能利用其能力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明通過公開一種自測集成激光和無線電定位系統(tǒng)來解決此問題。
更具體地說，本發(fā)明的一個方面針對一種自測激光發(fā)射機。
在本發(fā)明的一個實施例中，該自測激光發(fā)射機包括配置成生成至少一個旋轉(zhuǎn)激光束的激光發(fā)射機，與該激光發(fā)射機集成的定位系統(tǒng)，以及一無線通信設(shè)備。在此實施例中，該定位系統(tǒng)被配置成獲取激光發(fā)射機的坐標測量。
在本發(fā)明的一個實施例中，該激光發(fā)射機還包括平面激光發(fā)射機，它配置成生成提供高精度垂直坐標的基準激光束。在本發(fā)明的另一實施例中，該激光發(fā)射機還包括扇形激光發(fā)射機，配置成生成至少一個旋轉(zhuǎn)扇形激光束。
在本發(fā)明的一個實施例中，該定位系統(tǒng)還包括與激光發(fā)射機集成的固定無線電定位系統(tǒng)(RADPS)接收機。該固定無線電定位系統(tǒng)(RADPS)接收機選自包含{GPS接收機；GLONASS接收機；組合GPS/GLONASS接收機；GALILEO接收機；全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)接收機；和偽衛(wèi)星接收機}的組。
在本發(fā)明的一個實施例中，該固定RADPS接收機包括固定無線電天線，而該固定無線電天線的相位中心與激光發(fā)射機之間的距離是已知的和固定的。
在一個實施例中，本發(fā)明的裝置還包括配置成將無線通信設(shè)備連接到差分校正數(shù)據(jù)源的無線通信鏈路。該無線通信鏈路選自包含{蜂窩鏈路；無線電；專用無線電頻帶；SiteNet 900專用無線電網(wǎng)絡(luò)；無線因特網(wǎng)；和衛(wèi)星無線通信鏈路}的組。差分校正數(shù)據(jù)源選自包含{基站；RTK基站；虛擬基站(VBS)；和偽衛(wèi)星發(fā)射機}的組。
在本發(fā)明的一個實施例中，該無線通信設(shè)備被配置成使用最優(yōu)無線通信鏈路來接收來自最優(yōu)的差分校正數(shù)據(jù)源的一組差分校正數(shù)據(jù)，并且該固定無線電定位系統(tǒng)(RADPS)接收機被配置成利用該組差分校正數(shù)據(jù)來獲得激光發(fā)射機的精確坐標測量。
在一個實施例中，本發(fā)明的裝置還包括與RADPS接收機集成的距離測量設(shè)備。在該實施例中，距離測量設(shè)備被配置成測量固定無線電天線的相位中心與上面設(shè)置自測激光發(fā)射機的已知點或基準面平之間的距離，以確定激光發(fā)射機相對于該已知點或基準平面的位置坐標。
在一個實施例中，本發(fā)明的裝置還包括與RADPS接收機集成的傾斜角度測量設(shè)備。
在該實施例中，該傾斜測量設(shè)備被配置成執(zhí)行固定無線電天線的相位中心相對于上面設(shè)置自測激光發(fā)射機的已知基準表面的傾斜坐標測量，以確定該激光發(fā)射機相對于該已知基準表面的位置坐標。
在一個實施例中，本發(fā)明的裝置還包括與RADPS接收機集成的方位測量設(shè)備。在該實施例中，該方位測量設(shè)備被配置成執(zhí)行固定無線電天線的相位中心相對于上面設(shè)置自測激光發(fā)射機的已知基準表面的方位坐標測量，以確定該激光發(fā)射機相對于該已知基準表面的方位。
在本發(fā)明的一個實施例中，該無線通信設(shè)備被配置成通過使用無線通信鏈路來廣播激光發(fā)射機的位置坐標。在本發(fā)明的另一實施例中，該無線通信設(shè)備被配置成響應(yīng)移動設(shè)備通過該無線通信鏈路發(fā)送的特定請求。
本發(fā)明的另一方面針對一種自測集成激光和無線電定位制導(dǎo)系統(tǒng)(SSI_LARADPS)。
在本發(fā)明的一個實施例中，該自測集成激光和無線電定位制導(dǎo)系統(tǒng)(SSI_LARADPS)包括用于生成激光束的激光發(fā)射機；與該激光發(fā)射機集成的固定無線電定位系統(tǒng)(RADPS)接收機；第一無線通信鏈路；配置成通過使用該第一無線通信鏈路來接收一組差分校正數(shù)據(jù)的固定無線通信設(shè)備；至少一個包括激光檢測器和移動無線電定位系統(tǒng)(RADPS)接收機的移動單元；以及至少一個在SSI_LARADPS系統(tǒng)與該移動單元之間的第二無線通信鏈路。
在本發(fā)明的一個實施例中，該固定RADPS接收機包括固定無線電天線，其中，該固定無線電天線的相位中心與激光束之間的距離是已知的和固定的。在本發(fā)明的該實施例中，固定無線電定位系統(tǒng)(RADPS)接收機被配置成使用這組差分校正數(shù)據(jù)來獲得激光發(fā)射機的精確坐標測量。在本發(fā)明的該實施例中，至少一個第二無線通信鏈路被用于向至少一個移動單元基本連續(xù)地發(fā)送激光發(fā)射機的精確坐標測量以及由固定RADPS接收機獲得的這組差分校正數(shù)據(jù)，其中，至少一個移動RADPS接收機使用這些差分校正來獲得該移動單元的精確坐標測量。
在本發(fā)明的一個實施例中，該激光發(fā)射機還包括平面激光發(fā)射機，該平面激光發(fā)射機被配置成生成提供高精度垂直坐標的基準激光束。在本發(fā)明的該實施例中，至少一個移動RADPS接收機使用這些差分校正和該高精度垂直坐標來獲得該移動單元的精確坐標測量。
在本發(fā)明的另一實施例中，該激光發(fā)射機可生成提供高精度雙斜基準激光平面的旋轉(zhuǎn)激光束。在本發(fā)明的該實施例中，固定無線電定位系統(tǒng)(RADPS)接收機還包括與激光發(fā)射機集成的矢量差分無線電定位系統(tǒng)(VRADPS)接收機。
在本發(fā)明的一個實施例中，該矢量差分VRADPS接收機包括一個主固定無線電天線和多個從固定無線電天線，并且主固定無線電天線的相位中心與基準激光平面之間的距離是已知的和固定的。該矢量差分VRADPS接收機能夠確定雙斜基準激光平面的姿態(tài)。
在本發(fā)明的一個實施例中，至少一個第二無線通信鏈路被用于向至少一個移動單元發(fā)送激光發(fā)射機所在位置處的激光平面的海拔、斜率和方位角度以及由矢量差分RADPS接收機所獲得的差分校正。在本發(fā)明的該實施例中，至少一個移動RADPS接收機利用包括移動RADPS接收機所獲得的一組位置數(shù)據(jù)、激光發(fā)射機所在位置處的激光平面的海拔、斜率和方位角度、和差分校正數(shù)據(jù)在內(nèi)的一組數(shù)據(jù)來獲得至少一個移動單元的精確坐標測量。
在本發(fā)明的一個實施例中，該激光發(fā)射機還包括配置成生成至少一束旋轉(zhuǎn)扇形激光束的扇形激光發(fā)射機。在本發(fā)明的該實施例中，至少一個移動RADPS接收機可利用包括移動RADPS接收機所獲得的一組位置數(shù)據(jù)、激光發(fā)射機的一組位置數(shù)據(jù)、和差分校正的數(shù)據(jù)在內(nèi)的一組數(shù)據(jù)來獲取至少一個移動單元的精確坐標測量。
在本發(fā)明的一個實施例中，至少一個第二無線通信鏈路還包括一調(diào)制系統(tǒng)，該調(diào)制系統(tǒng)適用于以差分校正數(shù)據(jù)和以激光束數(shù)據(jù)來調(diào)制激光束。
在本發(fā)明的一個實施例中，至少一個移動單元還包括配置成接收和發(fā)送數(shù)據(jù)的移動無線通信設(shè)備，和配置成利用激光束數(shù)據(jù)以及差分校正數(shù)據(jù)來精確操作該移動單元的計算機。
本發(fā)明的又一個方面針對一種包括激光發(fā)射機在內(nèi)的任何目標的自測方法。
更具體地說，在一個實施例中，本發(fā)明的該方法包括下列步驟(A)提供與激光發(fā)射機集成的固定無線電定位系統(tǒng)(RADPS)接收機，其中該固定RADPS接收機包括固定無線電天線，并且其中該固定無線電天線的相位中心與激光發(fā)射機之間的距離是已知的和固定的；(B)提供配置成成接收一組差分校正數(shù)據(jù)的無線通信設(shè)備；以及(C)通過使用配置成利用這組差分校正數(shù)據(jù)的該固定無線電定位系統(tǒng)(RADPS)接收機來獲得激光發(fā)射機的精確坐標測量。
在本發(fā)明的一個實施例中，步驟(A)還包括步驟(A1)，步驟(A1)從包含{GPS接收機、GLONASS接收機；組合GPS/GLONASS接收機；GALILEO接收機；全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)接收機；和偽衛(wèi)星接收機}的組中選擇固定無線電定位系統(tǒng)(RADPS)接收機。
在本發(fā)明的一個實施例中，步驟(A)還包括步驟(A2)，步驟(A2)通過使用平面激光發(fā)射機來生成提供高精度垂直坐標的基準激光束。在本發(fā)明的另一實施例中，步驟(A)還包括步驟(A3)，步驟(A3)通過使用扇形激光發(fā)射機來生成至少一個旋轉(zhuǎn)扇形激光束。
在本發(fā)明的一個實施例中，步驟(B)還包括步驟(B1)，步驟(B1)通過使用無線通信設(shè)備來廣播激光發(fā)射機的位置坐標。在本發(fā)明的另一實施例中，步驟(B)還包括步驟(B2)，步驟(B2)通過使用無線通信設(shè)備來響應(yīng)來自移動設(shè)備的特定請求。
在一個實施例中，本發(fā)明的方法還包括提供無線通信鏈路的步驟，該無線通信鏈路被配置成將無線通信設(shè)備與差分校正數(shù)據(jù)源相連接。在本發(fā)明的一個實施例中，最優(yōu)的差分校正數(shù)據(jù)源選自包含{基站；RTK基站；虛擬基站(VBS)；和偽衛(wèi)星發(fā)射機}的組。在本發(fā)明的一個實施例中，最優(yōu)的無線通信鏈路選自包含{蜂窩鏈路；無線電；專用無線電頻帶；SiteNet 900專用無線電網(wǎng)絡(luò)；無線因特網(wǎng)；和衛(wèi)星無線通信鏈路}的組。
本發(fā)明的另一個方面針對一種利用自測集成激光和無線電定位制導(dǎo)系統(tǒng)(SSI_LARADPS)來跟蹤移動單元的方法。SSI_LARADPS系統(tǒng)包括激光發(fā)射機；與激光發(fā)射機集成的固定無線電定位系統(tǒng)(RADPS)接收機；具有固定無線電天線的固定RADPS接收機，其中固定天線的相位中心與激光束之間的距離是已知的和固定的；第一無線通信鏈路；與激光發(fā)射機集成的固定無線通信設(shè)備；包括激光檢測器、移動無線電定位系統(tǒng)(RADPS)接收機和移動無線通信設(shè)備的移動單元；以及在SSI_LARADPS系統(tǒng)與該移動單元之間的第二無線通信鏈路。
在一個實施例中，本發(fā)明的該方法包括以下步驟(A)使用激光發(fā)射機來生成激光束；(B)通過使用第一無線通信鏈路和固定無線通信設(shè)備來接收一組差分校正數(shù)據(jù)；(C)通過使用配置成利用這組差分校正數(shù)據(jù)的固定無線電定位系統(tǒng)(RADPS)接收機來獲得激光發(fā)射機的精確坐標測量；(D)使用固定無線通信設(shè)備和第二無線通信鏈路向移動單元基本連續(xù)地發(fā)送激光發(fā)射機的精確坐標測量和由固定RADPS接收機獲得的這組差分校正數(shù)據(jù)；(E)通過使用配置成利用這組差分校正的移動RADPS接收機來獲得移動單元的精確坐標測量；以及(F)通過使用第二無線通信鏈路和移動無線通信設(shè)備向激光發(fā)射機發(fā)回移動單元的精確坐標測量。
在本發(fā)明的一個實施例中，使用激光發(fā)射機來生成激光束的步驟(A)還包括步驟(A1)，步驟(A1)通過使用平面激光發(fā)射機來生成提供高精度垂直坐標的基準激光束。在本發(fā)明的另一實施例中，使用激光發(fā)射機來生成激光束的步驟(A)還包括步驟(A2)，步驟(A2)生成旋轉(zhuǎn)激光束，其中該旋轉(zhuǎn)激光束提供高精度的雙斜基準激光平面。在本發(fā)明的一個實施例中，使用激光發(fā)射機來生成激光束的步驟(A)還包括步驟(A3)，步驟(A3)通過使用扇形激光發(fā)射機來生成至少一個旋轉(zhuǎn)扇形激光束。
在其中SSI_LARADPS系統(tǒng)還包括顯示器的一個實施例中，本發(fā)明的該方法還包括步驟(G)，步驟(G)在該顯示器上顯示移動單元的精確坐標測量。
在一個實施例中，本發(fā)明的該方法還包括以下步驟(H)基本連續(xù)地更新移動單元的精確坐標測量；(I)通過使用第二無線通信鏈路和移動無線通信設(shè)備向激光發(fā)射機發(fā)回該移動單元的更新后的坐標測量；以及(K)在顯示器上顯示該移動單元的更新后的坐標測量。
本發(fā)明的另一方面針對一種利用自測集成激光和無線電定位制導(dǎo)系統(tǒng)(SSI_LARADPS)來跟蹤多個移動單元的方法。
在一個實施例中，本發(fā)明的該方法包括以下步驟(A)使用激光發(fā)射機來生成激光束；(B)通過使用第一無線通信鏈路和固定無線通信設(shè)備來接收一組差分校正數(shù)據(jù)；(C)通過使用配置成利用這組差分校正數(shù)據(jù)的固定無線電定位系統(tǒng)(RADPS)接收機來獲得激光發(fā)射機的精確坐標測量；(D)使用固定無線通信設(shè)備和至少一個第二無線通信鏈路向至少一個移動單元基本連續(xù)地發(fā)送激光發(fā)射機的精確坐標測量和由固定RADPS接收機獲得的這組差分校正數(shù)據(jù)；(E)通過使用配置成利用差分校正的移動RADPS接收機來獲得至少一個移動單元的精確坐標測量；(F)通過使用至少一個第二無線通信鏈路和至少一個移動無線通信設(shè)備向激光發(fā)射機發(fā)回至少一個移動單元的精確坐標測量；以及(G)對至少下一個的移動單元重復(fù)步驟(D-F)。
在其中SSI_LARADPS系統(tǒng)還包括顯示器的一個實施例中，本發(fā)明的該方法還包括步驟(H)，步驟(H)在顯示器上顯示至少一個移動單元的精確坐標測量。
在一個實施例中，本發(fā)明的該方法還包括下列步驟(I)基本連續(xù)地更新至少一個移動單元的精確坐標測量；(K)通過使用至少一個第二無線通信鏈路和至少一個移動無線通信設(shè)備向激光發(fā)射機發(fā)回至少一個移動單元的更新后的坐標測量；以及(L)在顯示器上顯示至少一個移動單元的更新后的坐標測量。


下文中，結(jié)合下列附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例的詳細描述將使得本發(fā)明的上述優(yōu)點以及其它優(yōu)點能夠被更加清晰地理解。
圖1描述了本發(fā)明的自測激光發(fā)射機，該自測激光發(fā)射機包括配置成生成至少一個旋轉(zhuǎn)激光束的激光發(fā)射機、與該激光發(fā)射機集成的固定無線電定位系統(tǒng)(RADPS)接收機、和無線通信設(shè)備。
圖2圖示說明了本發(fā)明的自測集成激光和無線電定位制導(dǎo)系統(tǒng)(SSI_LARADPS)，該SSI_LARADPS系統(tǒng)包括生成激光束的激光發(fā)射機；與激光發(fā)射機集成的固定無線電定位系統(tǒng)(RADPS)接收機；第一無線通信鏈路；配置成通過使用第一無線通信鏈路來接收一組差分校正數(shù)據(jù)的固定無線通信設(shè)備；至少一個包括激光檢測器和移動無線電定位系統(tǒng)(RADPS)接收機的移動單元；以及至少一個在SSI_LARADPS系統(tǒng)與移動單元之間的第二無線通信鏈路。
具體實施例方式
下面將對本發(fā)明的優(yōu)選實施例作詳細參考，附圖中示出了這些優(yōu)選實施例的示例。并且應(yīng)該理解的是，盡管將結(jié)合優(yōu)選實施例對本發(fā)明進行說明，但是并不旨在將本發(fā)明限定于這些實施例。相反，本發(fā)明旨在覆蓋在如所附權(quán)利要求所定義的本發(fā)明精神和范圍內(nèi)所包含的替換、改進和等效方案。此外，在以下對本發(fā)明的詳細討論中，闡述了眾多的具體細節(jié)，以便于提供對本發(fā)明的透徹理解。然而，顯而易見的是，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員并不需要這些具體細節(jié)也可以實現(xiàn)本發(fā)明。在其它實例中，對公知的方法、過程、組件和電路沒有進行詳細討論，以免不必要地混淆本發(fā)明的各個方面。
在本發(fā)明的一個實施例中，圖1描述了自測激光發(fā)射機10，該自測激光發(fā)射機10包括配置成生成至少一個旋轉(zhuǎn)激光束14的激光發(fā)射機12、與激光發(fā)射機12集成的固定無線電定位系統(tǒng)(RADPS)接收機16、以及無線通信設(shè)備18。在此實施例中，無線電定位系統(tǒng)(RADPS)16被配置成成獲得激光發(fā)射機12的坐標測量。
與激光發(fā)射機12集成的固定無線電定位系統(tǒng)(RADPS)接收機16與機械地組合激光系統(tǒng)和RADPS接收機系統(tǒng)的系統(tǒng)相比將可給潛在用戶提供許多益處。實際上，將固定無線電定位系統(tǒng)(RADPS)接收機16與激光發(fā)射機12集成與組合的激光和RADPS系統(tǒng)相對可具有較低的成本，因為集成系統(tǒng)僅需要一組封裝，可以使用共享的計算機存儲器，并且可以使用共用的電源。在該集成系統(tǒng)中，激光束和RADPS固定天線的電相位中心分開已知的和固定的距離(未圖示)，其中在機械組合的系統(tǒng)中，激光束與RADPS固定天線的電相位中心之間的距離易于產(chǎn)生誤差，因為該距離是由集成系統(tǒng)的操作者所引入的。
在本發(fā)明的一個實施例中，激光發(fā)射機還包括平面激光發(fā)射機，它配置成生成提供高精度垂直坐標的基準激光束14。在已轉(zhuǎn)讓給了本發(fā)明受讓人的美國專利No.6,433,866“High precision GPS/RTK and laser machine control(高精度GPS/RTK和激光機械控制)”中完整公開了類似的平面激光發(fā)射機。美國專利No.6,433,866全文援引包含在此。
更具體地說，根據(jù)上述’866號專利，激光發(fā)射機12包括一旋轉(zhuǎn)激光系統(tǒng)。在旋轉(zhuǎn)激光系統(tǒng)中，激光源在水平面(或者Z平面)上旋轉(zhuǎn)(機械地或者光學地)。旋轉(zhuǎn)的激光發(fā)射出提供毫米精度的準確基準平面的激光束。然而，為了檢測和獲得旋轉(zhuǎn)激光束的益處，潛在用戶就必須處于垂直的范圍之內(nèi)，并且必須裝備能夠接收該旋轉(zhuǎn)激光束的激光檢測器(或者激光接收機)。在機械的實施例中，電機物理地旋轉(zhuǎn)激光器，因而也旋轉(zhuǎn)著激光束。在光學的實施例中，鏡子以使物理上不旋轉(zhuǎn)的激光發(fā)射出旋轉(zhuǎn)激光束的方式旋轉(zhuǎn)。
Trimble Navigation公司制造了一種三維激光器站，它可以生成至少一個旋轉(zhuǎn)扇形激光束13(和/或15)。共同待審的專利申請A-1500“COMBINATION LASERSYSTEM AND GLOBAL NAVIGATION SATELLITE SYSTEM(組合激光系統(tǒng)和全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng))”給出了這類扇形激光發(fā)射機的詳細描述，該專利全文援引包含在此。該共同待審的專利申請A-1500已經(jīng)轉(zhuǎn)讓給了本專利申請的受讓人。
仍請參閱圖1，固定無線電定位系統(tǒng)(RADPS)接收機16可以選自包含{GPS接收機；GLONASS接收機；組合GPS/GLONASS接收機；GALILEO接收機；全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)接收機；和偽衛(wèi)星接收機}的組。
全球定位系統(tǒng)(GPS)是一種發(fā)送用于確定觀察者的目前位置和/或觀察時間的信息的衛(wèi)星信號發(fā)射機的系統(tǒng)。另一種基于衛(wèi)星的導(dǎo)航系統(tǒng)被稱之為全球軌道導(dǎo)航系統(tǒng)(GLONASS)，它可以作為替換或補充系統(tǒng)來工作。
GPS是由美國國防部(DOD)在其NAVSTAR人造衛(wèi)星計劃下開發(fā)的。完全工作的GPS包括24顆以上的地球軌道衛(wèi)星，它們大致均勻地繞六個圓形軌道分布，每個軌道各有四顆衛(wèi)星，這些軌道相對于赤道的傾斜角度為55度并且相互之間分開經(jīng)度60度的倍數(shù)。這些軌道的半徑為26,560公里，并且大致為圓形。這些軌道是不與地球同步的，它們具有0.5恒星日(11.967小時)的軌道時間間隔，因此衛(wèi)星以相對于其下地球的時間運動。一般來說，從地球表面上的大多數(shù)點上可觀察到四顆或者以上GPS衛(wèi)星，這些衛(wèi)星可以用于確定觀察者在地球表面任意位置上的位置。每個衛(wèi)星攜帶銫或銣原子鐘，用于為衛(wèi)星所發(fā)射的信號提供定時信息，并為每個衛(wèi)星時鐘提供了內(nèi)部時鐘校正。
每個GPS衛(wèi)星可以連續(xù)發(fā)射兩個擴展頻譜，L頻帶的載波信號頻率f1＝1575.42MHz(大約是19厘米載波波長)的L1信號和頻率f2＝1227.6MHz(大約是24厘米載波波長)的L2信號。這兩個頻率都是基頻f0＝1.023MHz的整數(shù)倍，f1＝1,540f0，而f2＝1,200f0。來自各個衛(wèi)星的L1信號是由稱為C/A碼和P碼的兩個相位正交的偽隨機噪聲(PRN)碼調(diào)制的二進制相移鍵控(BPSK)。來自各個衛(wèi)星的L2信號是僅由P碼調(diào)制的BPSK。這些PRN編碼的特性以及公認的生成C/A碼和P碼的方法在文檔ICD-GPS-200GPS Interface Control Document，ARINCResearch，1997，GPS Joint Program Office中作了闡述，該文援引包含在此。
GPS衛(wèi)星的比特流包括關(guān)于發(fā)射GPS衛(wèi)星的天文歷的導(dǎo)航信息(包括有關(guān)發(fā)射衛(wèi)星在接下來幾個小時的發(fā)射內(nèi)的軌道信息)和所有GPS衛(wèi)星的歷書(包括有關(guān)所有衛(wèi)星的稍微粗略的軌道信息)。發(fā)射的衛(wèi)星信號還包括提供對電離層信號傳播延遲的校正(適用于單頻接收機)以及對衛(wèi)星時鐘時間和真實的GPS時間之間的偏差時間的校正的參數(shù)。導(dǎo)航信息以50波特的速率發(fā)射。
第二種基于衛(wèi)星的導(dǎo)航系統(tǒng)是全球軌道導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)(GLONASS)，該系統(tǒng)是由前蘇聯(lián)放置在軌道上，并且現(xiàn)在由俄羅斯共和國維護。GLONASS使用24顆衛(wèi)星，三個軌道平面中的每一個平面上大致均勻地分布了八顆衛(wèi)星。每個軌道平面相對于赤道的標稱傾斜為64.8度，并且這三個軌道平面相互分開經(jīng)度120度的倍數(shù)。GLONASS衛(wèi)星具有半徑大約為25.510公里的圓形軌道，并且衛(wèi)星旋轉(zhuǎn)周期為恒星日的8/17(11.26小時)。因此，GLONASS衛(wèi)星和GPS衛(wèi)星每8天將分別完成環(huán)繞地球17和16圈。GLONASS系統(tǒng)使用兩個載波信號L1和L2，其頻率為f1＝(1.602+9k/16)GHz和f2＝(1.246+7k/16)GHz，其中，k＝(1，2，...，24)是信道或衛(wèi)星數(shù)目。這些頻率處于1.597-1.617GHz(L1)和1.240-1.260GHz(L2)的兩個頻帶中。L1信號由C/A碼(芯片速率＝0.511MHz)和P碼(芯片速率＝5.11MHz)調(diào)制。L2信號目前僅由P碼調(diào)制。GLONASS衛(wèi)星也以50波特的速率來發(fā)射導(dǎo)航數(shù)據(jù)。因為信道頻率相互可以區(qū)分，因此對于每個衛(wèi)星來說，P碼是相同的，而且C/A碼也是相同的。接收和解調(diào)GLONASS信號的方法與用于GPS信號的方法相類似。
正如在歐盟委員會“White Paper on European transport policy for 2010(2010年歐洲運輸政策白皮書)”中所披露的那樣，歐盟將開發(fā)一種獨立的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)Galileo作為全球?qū)Ш叫l(wèi)星基礎(chǔ)設(shè)施(GNSS)的一部分。
GALILEO系統(tǒng)是基于30顆衛(wèi)星的星座和地面站的系統(tǒng)，它在諸如運輸(例如，交通工具的位置、路徑搜索、速度控制、制導(dǎo)系統(tǒng)等)、社會服務(wù)(例如，殘疾或老年援助)、司法系統(tǒng)和海關(guān)服務(wù)(嫌疑犯的位置、邊境控制)、市政工程(地理信息系統(tǒng))、搜索和救援系統(tǒng)、或者休閑(在海上或者在山中辨別方向)的許多分支中提供關(guān)于用戶定位的信息。
GALILEO將提供多個服務(wù)級別，從開放訪問到受限訪問等各種級別。
(A)開放、免費的基本服務(wù)，主要涉及普通公眾的應(yīng)用和一般關(guān)注的業(yè)務(wù)。這一服務(wù)相當于由對這些應(yīng)用免費的民間GPS所提供的服務(wù)，但具有較高的質(zhì)量和可靠性。
(B)商業(yè)性服務(wù)，便于專業(yè)應(yīng)用的開發(fā)，并且提供比基本服務(wù)更強的性能，特別是在服務(wù)保證的意義上。
(C)高質(zhì)量和完整性的“生機”服務(wù)(生命安全的服務(wù))，用于安全危急應(yīng)用，例如，航空和航海。將大大改善現(xiàn)有的救濟和救援服務(wù)的搜索和救援服務(wù)。
(D)公共管制服務(wù)(PRS)，可加密和抵御人為干擾和干涉，主要是為負責公眾保護、國家安全和法律實施等需要高度連貫性的政府當局保留。它能夠允許在歐盟中開發(fā)安全的應(yīng)用，并且尤其能夠證明是一種改善歐盟目前所使用的抵御非法出口和非法入境的手段的重要工具。
未來GALILEO用戶的真正需求需要在能夠決定服務(wù)包的特征之前加以標識。在各個標準學會和國際機構(gòu)中已在進行研究，這些組織有諸如，國際民用航空組織、國際海事組織，等等。
GALILEO服務(wù)的范圍設(shè)計成滿足實際目標和期望，從提高開放式訪問服務(wù)在城市環(huán)境中的覆蓋(相比于現(xiàn)在單由GPS覆蓋的50％發(fā)展到覆蓋市區(qū)的95％)，這將使歐洲1億6千萬的私人交通工具受益，或者使衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用的使用進入到“戶內(nèi)”、進入到建筑內(nèi)，甚至進入到隧道內(nèi)，或者實際上實現(xiàn)基于標識主叫者位置的移動電話服務(wù)。
本文中對衛(wèi)星定位系統(tǒng)或者RADPS的援用是指全球定位系統(tǒng)、全球軌道導(dǎo)航系統(tǒng)、GALILEO系統(tǒng)和相當?shù)幕谌驅(qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)的基于衛(wèi)星系統(tǒng)的任何其它系統(tǒng)，這些系統(tǒng)提供可用于確定觀察者的位置和觀察時間的信息，所有這些都能夠滿足本發(fā)明的需要，并且對衛(wèi)星定位系統(tǒng)或者RADPS的援用還指諸如由一個或多個偽衛(wèi)星發(fā)射機所組成的系統(tǒng)等基于地面的無線電定位系統(tǒng)。
在RADPS接收機通過解調(diào)發(fā)射的天文歷參數(shù)確定第I個RADPS衛(wèi)星的坐標之后，RADPS接收機可獲得對應(yīng)于其未知坐標(x0，y0，z0)和未知時基誤差(cb)的聯(lián)立方程組的解。RADPS接收機還能夠確定運動平臺的速度。
偽衛(wèi)星包括基于地面的無線電定位系統(tǒng)，它在任意無線電頻率下工作，這些無線電頻率包括但并不限于，GPS頻率和ISM(工業(yè)科學醫(yī)藥)無許可的工作頻段，包括，900MHz、2.4GHz或者5.8GHz頻帶ISM頻帶，或者在諸如9.5-10GHz頻帶的無線電位置頻帶中。偽衛(wèi)星機可以用于通過提供提高的精度、完整性和可用性來改善GPS。
GPS頻帶中的偽衛(wèi)星發(fā)射機的完整描述可以在“Global Positioning SystemTheory and Applications(全球定位系統(tǒng)理論和應(yīng)用)，第二卷中找到，此文由Bradford W.Parkinson and James J.Spilker Jr.等編著”，American Institute ofAeronautic and Astronautics公司1966年的“PROGRESS IN ASTRONAUTICS ANDAERONAUTICS(航天航空學的進展)，第164卷中出版。
在包括900MHz、2.4GHz或者5.8GHz頻帶的ISM頻帶中，用戶可以擁有ISM通信系統(tǒng)的兩端。ISM技術(shù)是由加州Trimble Navigation Limited公司(Sunnyvale，Calif.Metricom，Los Gatos，Calif，USA)和Utilicom公司(Santa Barbara，Calif.，USA)制造的。
偽衛(wèi)星機作為無線電定位系統(tǒng)可以被配置成成在ISM頻帶中工作。
以下的討論將集中于GPS接收機，但是同樣的方法適用于GLONASS接收機、GPS/GLONASS組合接收機、GALILEO接收機或者任何其它RADPS接收機。
在一個實施例中，RADPS接收機16(見圖1)可以包括差分GPS接收機。在差分位置確定中，損害絕對位置確定的精度的在RADPS信號中的許多誤差與物理上靠近的站的幅度類似。因此，這些誤差對差分定位確定的精度的影響基本上都可以通過部分誤差抵消處理來減小。因此，差分定位方法比絕對定位方法的精度高得多，只要這些站之間的距離基本上小于從這些站到衛(wèi)星的距離即可，而這在通常情況下都是成立的。差分定位可以用于提供精度在絕對值意義上在幾個厘米以內(nèi)的位置坐標和距離。差分GPS接收機可以包括(a)實時碼差分GPS；(b)后處理差分GPS；(c)實時運動學(RTK)差分GPS，它包括碼和載波RTK差分GPS接收機。
差分GPS接收機可以獲得來自不同源的差分校正。
仍請參閱圖1，在本發(fā)明的一個實施例中，差分GPS接收機16可以獲得來自基站28的差分校正。
設(shè)置在已知位置上的固定基站(BS)確定各個接收到的GPS信號中的距離和距離變化率測量誤差，并且傳送這些測量誤差作為要由本地用戶應(yīng)用的校正?；?BS)具有它自己的不精確的時鐘，其時鐘偏差為CBBASE。其結(jié)果是，本地用戶能夠獲得相對于基站位置和基站時鐘更精確的導(dǎo)航結(jié)果。采用適當?shù)脑O(shè)備，在離開基站幾百公里距離處應(yīng)可獲得5米的相對精度。
仍請參閱圖1，在本發(fā)明的另一實施例中，差分GPS接收機16可以通過使用TRIMBLE Ag GPS-132接收機來實現(xiàn)，它通過使用無線通信設(shè)備18和無線通信鏈路30在300KHz的頻帶中免費從美國海岸警衛(wèi)隊(U.S.Coast Guard service)獲得差分校正服務(wù)。在此實施例中，與差分GPS接收機16集成的自測激光發(fā)射機12應(yīng)該設(shè)置在距離美國海岸警衛(wèi)隊基站2至300英里的范圍內(nèi)。此差分GPS方法的精度大約是50厘米。
仍請參閱圖1，在本發(fā)明的一個實施例中，差分校正可以通過使用無線通信設(shè)備18和無線通信鏈路30從廣域增強系統(tǒng)(WAAS)獲得。WAAS系統(tǒng)包括基站網(wǎng)絡(luò)，它使用衛(wèi)星(最初是地球同步衛(wèi)星-GEO)向GPS用戶廣播GPS完整性的和校正數(shù)據(jù)。WAAS提供增強GPS的測距信號，也就是說，WAAS測距信號被設(shè)計成使得標準GPS接收機的硬件的修改最小化。WAAS測距信號利用GPS頻率和GPS類調(diào)制，僅包括粗捕獲(C/A)PRN碼。此外，該碼的相位定時與GPS時間同步，以提供測距能力。為了獲得位置解決方法，WAAS衛(wèi)星能夠被用作衛(wèi)星選擇算法中的任何其它GPS衛(wèi)星。WAAS可向WAAS兼容用戶提供免費的差分校正。該方法的精度好于1米。
仍請參閱圖1，在本發(fā)明的一個實施例中，實時運動學(RTK)差分GPS接收機16能夠被用來獲得具有小于2厘米精度的定位位置。RTK差分GPS接收機通過使用無線通信設(shè)備18和無線通信鏈路30接收來自設(shè)置在10至50公里內(nèi)的已知位置上的基站28的差分校正。對于高精度測量而言，特定GPS衛(wèi)星與RTK GPS接收機之間的全周期載波相移的數(shù)目被求得，因為在接收機上，每一個周期出現(xiàn)的樣子都是一樣的。因此，RTK GPS接收機實時解決“整周模糊度”問題，即確定在被觀察的GPS衛(wèi)星與RTK GPS接收機之間載波衛(wèi)星信號的全周期的數(shù)目的問題。實際上，一個載波周期L1(或L2)中的誤差會改變測量結(jié)果19(或者24)厘米，這對于厘米級精度測量來說是不可接受的誤差。
仍請參閱圖1，在本發(fā)明的一個實施例中，可以由RADPS接收機16通過使用無線通信設(shè)備18和無線通信鏈路30自虛擬基站(VBS)28接收差分校正。
實際上，虛擬基站(VBS)被配置成通過由單個蜂窩連接和無線電發(fā)送或廣播系統(tǒng)所組成的級聯(lián)通信鏈路向多個漫游者傳遞網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)建的校正數(shù)據(jù)。無線電發(fā)送系統(tǒng)的位置可以與指定為本地虛擬基準站的位置的GPS基站協(xié)同定位。該GPS基站使用GPS來確定其位置，并且將其位置通過在本地GPS基站與VRS基站之間的蜂窩鏈路發(fā)送給VRS基站。這使VRS基站能生成差分校正，就好像這類差分校實際上是在真正的GPS基站位置上生成的那樣。這些校正可以通過使用無線通信鏈路30和無線通信設(shè)備18傳遞給自測激光發(fā)射機12。
Ulrich Vollath，Alois Deking，Herbert Landau，and Christian Pagels的文章“Long-Range RTK Positioning Using Virtual Reference Stations(使用虛擬基準站的長程RTK定位)”詳細討論了VRS，該文獻援引包含在此，并且可以從以下URL獲取http://trl.trimble.com/dscgi/ds.py/Get/Pile-93152/KIS2001-Paper-LongRange.pdf。
仍請參閱圖1，在本發(fā)明的一個實施例中，無線通信鏈路30可以通過使用各種不同的實施例來實現(xiàn)。
一般來說，無線通信鏈路30(見圖1)能夠通過使用無線電波頻帶、紅外頻帶或者微波頻帶來實施。在一個實施例中，無線通信鏈路可包括ISM頻帶，包括900MHz、2.4GHz或5.8GHz，其中，用戶可以擁有ISM通信系統(tǒng)的兩端。
在本發(fā)明的一個實施例中，無線通信鏈路30(見圖1)可以使用TrimbleSiteNet900專用無線電網(wǎng)路來實現(xiàn)。Trimble SiteNet900專用無線電網(wǎng)路是一種專為建筑業(yè)和采礦業(yè)設(shè)計的強健的多網(wǎng)絡(luò)900MHz無線電調(diào)制解調(diào)器。它可以為實時高精度GPS應(yīng)用建立穩(wěn)健的無線數(shù)據(jù)廣播網(wǎng)絡(luò)。這種多用途Trimble無線電在902至928MHz的頻率范圍內(nèi)操作，廣播、轉(zhuǎn)發(fā)和接收Trimble GPS接收機所使用的實時數(shù)據(jù)。在最優(yōu)條件下，SiteNet 900無線電可以將數(shù)據(jù)廣播至10公里(6.2英里)視野范圍內(nèi)，并且可以通過使用多轉(zhuǎn)發(fā)器網(wǎng)絡(luò)來增加覆蓋區(qū)域。使用SiteNet900無線電作為轉(zhuǎn)發(fā)器，使得能夠提供原先難以達到的或者被阻礙的位置的覆蓋。SiteNet 900無線電是多用途的，使得能夠容易地改變其工作模式，以便于適應(yīng)任意網(wǎng)絡(luò)配置。從而減小成本并使得運行時間最大化。此外，SiteNet 900在美國和加拿大是免許可的，這就使得它非常易于移植。它可以從一個項目移到另一個項目，而沒有任何許可的爭端和限制。SiteNet 900無線電被設(shè)計成在許多其它產(chǎn)品和技術(shù)都不能可靠工作的嚴苛的RF環(huán)境中可靠操作。在增加的靈敏度和人為干擾的免疫方面針對GPS進行了優(yōu)化，SiteNet 900無線電具有糾錯和高數(shù)據(jù)速率，以便于確保性能的最大化。SiteNet 900無線電特別適合與Trimble′s SiteVisionGPS等級控制系統(tǒng)一起使用，并且對于所有可靠性很重要的GPS機械控制應(yīng)用都是理想的。機械強健單元是特別為茍刻的建筑業(yè)和采礦業(yè)環(huán)境所設(shè)計和構(gòu)建的。對灰塵、雨水、潑濺和噴灑全密封，SiteNet 900在各種天氣條件下均能保證可靠性。無線電的強健度和可靠性使得它的停工時間最小化、降低了擁有的成本。Trimble的SiteNet 900無線電可以與任何Trimble GPS接收機一起使用，包括MS750、MS850、MS860和5700接收機。
在本發(fā)明的一個實施例中，無線通信鏈路30(見圖1)可以通過使用支持個人通信服務(wù)(PCS)的1.8GHz頻帶來實現(xiàn)。PCS使用國際標準DCS-1800。而在另一實施例中，無線通信鏈路可以包括實時電路切換的無線通信鏈路。例如，采用實時電路切換無線通信鏈路的無線通信鏈路可以包括摩托羅拉(Motorola，Schaumburg，Ill)生產(chǎn)的銥衛(wèi)星系統(tǒng)。
在又一個實施例中，無線通信鏈路可以通過使用低地球軌道衛(wèi)星(LEOS)、中地球軌道衛(wèi)星的系統(tǒng)(MEOS)或者地球同步軌道衛(wèi)星(GEOS)來實現(xiàn)，這些系統(tǒng)可以用來存儲和轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)字分組數(shù)據(jù)。例如，20至30GHz范圍內(nèi)的LEOS系統(tǒng)由Cellular Communications公司(華盛頓州雷德蒙市)制造，而在1.6至2.5GHz范圍內(nèi)的LEOS系統(tǒng)由Loral/Qualcomm公司(加利福尼亞州圣地亞哥)生產(chǎn)。
該無線通信鏈路可以包括蜂窩電話通信裝置、尋呼信號接收裝置、無線消息通信服務(wù)、無線應(yīng)用服務(wù)、無線WAN/LAN站或者地球-衛(wèi)星-地球通信模塊，該通信模塊使用至少一個衛(wèi)星來中繼無線電波信號。該無線通信鏈路也可以包括隨調(diào)制解調(diào)器包含高級移動電話系統(tǒng)(AMPS)的蜂窩電話通信裝置。該調(diào)制解調(diào)器可以包括在800MHz范圍內(nèi)的DSP(數(shù)字信號處理器)調(diào)制解調(diào)器，或者是在800MHz范圍內(nèi)的蜂窩數(shù)字分組數(shù)據(jù)(CDPD)調(diào)制解調(diào)器。蜂窩數(shù)字通信裝置包括使用采用IS-54格式的時分多址(TDMA)系統(tǒng)、采用IS-95格式的碼分多址(CDMA)系統(tǒng)、或是頻分多址(FDMA)系統(tǒng)調(diào)制通過無線電鏈路上數(shù)字數(shù)據(jù)的裝置。在歐洲使用的TDMA系統(tǒng)在法國被稱之為移動特別小組(GSM)。
就本發(fā)明的目的而言，可使用蜂窩電話通信裝置來獲得對因特網(wǎng)的無線接入，以便于例如在特殊網(wǎng)站上廣播自測激光發(fā)射機位置的實時坐標。
仍請參閱圖1，無線通信設(shè)備18可通過使用能配置成提供{蜂窩鏈路；無線電鏈路；專用無線電頻帶鏈路；SiteNet 900專用無線電網(wǎng)絡(luò)鏈路至無線因特網(wǎng)的鏈路；以及衛(wèi)星無線通信鏈路}的任意設(shè)備來實現(xiàn)。本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠容易地標識所有這些設(shè)備。請參見以上討論。
在本發(fā)明的一個實施例中，無線通信設(shè)備18被配置成響應(yīng)由移動設(shè)備(未圖示)通過無線通信鏈路30發(fā)送的特定請求。
仍請參閱圖1，在本發(fā)明的一個實施例中，激光發(fā)射機12生成雙斜激光平面14。在此實施例中，RADPS接收機16包括“矢量”GPS接收機，它能夠確定雙斜激光平面14的姿態(tài)。在授予Dentinger等的美國專利No.5,268,695中公開了“矢量”GPS接收機。該專利援引包含在此。矢量GPS接收機包括用于時間復(fù)用由兩個或以上GPS天線通過一個單個的硬件路徑接收到的載波信號的系統(tǒng)，并且在該硬件路徑中使用單個接收機的振蕩器作為基準來比較各個天線的相位。這些天線中的一個被指定成基準天線，并且將它所接收到的載波信號用于數(shù)控振蕩器中的鎖相。由其它天線接收到的相同載波信號被周期性地與數(shù)控振蕩器的輸出作相位比較。每一次比較得到各個天線與主天線比較的相位角度測量。
仍請參閱圖1，在本發(fā)明的一個實施例中，激光發(fā)射機12包括扇形激光發(fā)射機，它被配置成生成至少一個旋轉(zhuǎn)扇形激光束13(和/或15)，該激光束在地塊圖的已知固定點上方繞著縱軸以均勻的速率連續(xù)旋轉(zhuǎn)。Trimble Navigation公司制造了三維激光站，它生成至少一個旋轉(zhuǎn)的扇形激光束13(和/或15)。在共同待審的專利申請A-1500“COMBINATION LASER SYSTEM AND GLOBALNAVIGATION SATELLITE SYSTEM(組合激光系統(tǒng)和全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng))”中給出了這類扇形激光發(fā)射機的詳細描述。
仍請參閱圖1，在一個實施例中，本發(fā)明的裝置10還包括與激光發(fā)射機12集成并與RADPS接收機16集成的距離測量設(shè)備32。在該實施例中，距離測量設(shè)備32被配置成測量固定無線電天線(未顯示)的相位中心與定位自測激光發(fā)射機的已知點或基準平面36之間的距離，以確定激光發(fā)射機相對于該已知點或基準平面的位置坐標。
GlobalSpec Inc公司(350Jordan Rd，Troy，NY，12180，USA)制造各種各樣的電子距離測量(EDM)工具，這些工具可以用于實現(xiàn)距離測量設(shè)備32。更具體地說，專用的激光“槍”束可以用于非常精確地測量激光束從“槍”到反射物來回所用的時間。使用這一時間、已知的激光傳播速度(光速)和針對大氣溫度和壓力的校正，距離就能確定到百萬分之一的精度(即，每1公里距離上1毫米)。
仍請參閱圖1，在一個實施例中，本發(fā)明的裝置10還包括與激光發(fā)射機12集成并與RADPS接收機16集成的傾斜角度測量設(shè)備34。在該實施例中，傾斜測量設(shè)備34被配置成執(zhí)行固定無線電天線(未圖示)的相位中心相對于定位自測激光發(fā)射機的已知基準表面的傾斜坐標測量，以確定激光發(fā)射機相對于該已知基準表面的位置坐標。
在一個實施例中，傾斜角度測量設(shè)備34還包括電子傾斜測量設(shè)備。PrecisionNavigation Inc.(PNI)公司(Mountain View，Calif)制造TCM2電子羅盤傳感器模塊。TCM2是高性能、低功率電子羅盤傳感器，它通過電子接口向主系統(tǒng)提供羅盤航向、傾斜和旋轉(zhuǎn)。這一高端系統(tǒng)提供了穩(wěn)健的航向基準系統(tǒng)，它可以容易地與GPS導(dǎo)航系統(tǒng)集成。Precision Navigation Inc.(PNI)公司也制造低端的低成本的矢量VR頭定位傳感器，它提供3DOF姿態(tài)傳感器，該傳感器結(jié)合了傾斜性能、低功率和低成本的特點，使之理想地適用于傾斜測量的應(yīng)用。
仍請參閱圖1，在一個實施例中，本發(fā)明的裝置10還包括與激光發(fā)射機12集成并與RADPS接收機16集成的方位測量設(shè)備(未圖示)。在該實施例中，方位測量設(shè)備被配置成執(zhí)行固定無線電天線的相位中心相對于定位自測激光發(fā)射機的已知基準表面的方位坐標測量，以確定激光發(fā)射機相對于該已知基準表面的方位。
在本發(fā)明的一個實施例中，方位可以通過使用磁通閘門羅盤來測量。
磁通閘門羅盤包含AC電磁系統(tǒng)，該AC電磁系統(tǒng)在存在定向外磁場的情況下失衡。這種失衡會系統(tǒng)的線圈中感應(yīng)出電壓。該電壓的振幅和相位指示系統(tǒng)和場的相對方位。
AlphaLab Inc.公司(1280 South 300 West-Salt Lake City，UT 84101，USA)制造磁通閘門磁力計，它能夠測量高至地球磁場幾倍的磁場(技術(shù)上稱為“磁通密度”)。它的分辨力為0.01毫高斯(1納特)并且范圍為+/-2000毫高斯(200微特)。該傳感器在溫度穩(wěn)定性方面接近于質(zhì)子旋進磁力計。然而，該有源傳感器的面積僅僅只有1mm×0.2mm，這比磁通閘門磁力計或質(zhì)子傳感器要小得多。這就允許通過使用這種磁通閘門磁力計在很小的面積(諸如薄膜)或者以高梯度來進行非常精確的磁測量。
在本發(fā)明的一個實施例中，圖2圖示說明了一種自測集成激光和無線電定位制導(dǎo)系統(tǒng)(SSI LARADPS)50，該系統(tǒng)包括生成激光束72的激光發(fā)射機66；與激光發(fā)射機66集成的固定無線電定位系統(tǒng)(RADPS)接收機68；第一無線通信鏈路62；配置成通過使用第一無線通信鏈路62來接收一組差分校正數(shù)據(jù)的固定無線通信設(shè)備64；至少一個包括激光檢測器80和移動無線電定位系統(tǒng)(RADPS)接收機82的移動單元；以及至少一個在SSI_LARADPS系統(tǒng)與移動單元之間的第二無線通信鏈路74。SSI_LARADPS類似于自測激光發(fā)射機系統(tǒng)10(見圖1)，并且其以上給出描述包含于此。
因此，正如以上所公開的那樣，固定無線電定位系統(tǒng)(RADPS)接收機16被配置成通過使用第一無線鏈路62來利用基站60所生成的這組差分校正數(shù)據(jù)以獲得激光發(fā)射機的精確坐標測量。在本發(fā)明的該實施例中，至少一個第二無線通信鏈路74被用于向至少一個移動單元76基本連續(xù)地發(fā)送激光發(fā)射機66的精確坐標測量以及由固定RADPS接收機68獲得的這組差分校正。正如下文所全面公開的那樣，至少一個移動RADPS接收機82利用差分校正通過第二無線通信鏈路74來獲得移動單元76的精確坐標測量。
移動RADPS接收機82選自包含{GPS接收機；GLONASS接收機；組合GPS/GLONASS接收機；GALILEO接收機；全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)接收機；和偽衛(wèi)星接收機}的組。
在一個實施例中，固定RADPS 68和移動RADPS 82被選擇成包括配置成接收相同衛(wèi)星信號的相同衛(wèi)星接收機。
示例I.
移動RADPS接收機82和固定RADPS接收機68被選擇成包括配置成接收來自GPS人造衛(wèi)星SVI 52、SV254、SV 56和SV 58的衛(wèi)星信號的GPS接收機。
第二無線電通信鏈路74能夠通過與第一無線鏈路62使用相同的媒介來實現(xiàn)，例如，蜂窩鏈路；無線電鏈路；專用無線電頻帶鏈路；SiteNet 900專用無線電網(wǎng)絡(luò)鏈路；至無線因特網(wǎng)的鏈路；以及衛(wèi)星無線電通信鏈路。請參見上文的完整公開。
示例II.
第一無線通信鏈路62可通過使用蜂窩電話鏈路連接虛擬基站來實現(xiàn)，而第二無線通信鏈路可通過使用SiteNet 900專用無線電鏈路來實現(xiàn)。
仍請參閱圖2，在本發(fā)明的一個實施例中，激光發(fā)射機66還包括平面激光發(fā)射機，它被配置成生成提供高精度垂直坐標的基準激光束72。
每個移動單元76都裝備激光檢測器80，激光檢測器80包括多個二極管。激光接收機測量多個二極管上的信號強度，以確定激光束的中心。Topcon LaserSystems Inc.公司(Pleasanton，Calif，USA)制造機械安裝的激光接收機、9130激光跟蹤器和LS-B2激光接收機。請參見美國專利’866。
在本發(fā)明的一個實施例中，移動單元76可通過使用激光檢測器80來檢測激光束72，并且移動RADPS接收機82利用差分校正和高精度Z垂直坐標來獲得移動單元76的精確坐標測量。請參見美國專利’866。
在本發(fā)明的另一實施例中，激光發(fā)射機66生成提供高精度雙斜基準激光平面72的旋轉(zhuǎn)激光束。在本發(fā)明的該實施例中，固定無線電定位系統(tǒng)(RADPS)接收機68還包括可與激光發(fā)射機66集成的矢量差分無線電定位系統(tǒng)(VRADPS)接收機。矢量差分無線電定位系統(tǒng)(VRADPS)接收機已在上文中公開。
仍請參閱圖2，在本發(fā)明的一個實施例中，至少一個第二無線通信鏈路74被用于向至少一個移動單元76發(fā)送激光發(fā)射機66位置上的激光平面的海拔、斜率和方位角度、以及由矢量差分RADPS接收機68所獲得的差分校正。在本發(fā)明的該實施例中，至少一個移動RADPS接收機82利用包括由移動RADPS接收機獲得的一組位置數(shù)據(jù)、在激光發(fā)射機位置上的激光平面的海拔、斜率和方位角度以及差分校正數(shù)據(jù)在內(nèi)的一組數(shù)據(jù)，以獲得至少一個移動單元的精確坐標測量。
在本發(fā)明的一個實施例中，激光發(fā)射機66還包括扇形激光發(fā)射機，它被配置成生成至少一個旋轉(zhuǎn)扇形激光束。在本發(fā)明的該實施例中，至少一個移動RADPS接收機82利用包括由移動RADPS接收機獲得的一組位置數(shù)據(jù)、激光發(fā)射機66的一組位置數(shù)據(jù)、以及差分校正數(shù)據(jù)在內(nèi)的一組數(shù)據(jù)，以獲得至少一個移動單元76的精確坐標測量。
在本發(fā)明的一個實施例中，至少一個第二無線通信鏈路還包括調(diào)制系統(tǒng)(未圖示)，該調(diào)制系統(tǒng)適用于以差分校正數(shù)據(jù)和以激光束數(shù)據(jù)來調(diào)制激光束72。
在本發(fā)明的一個實施例中，至少一個移動單元76還包括配置成可接收和發(fā)送數(shù)據(jù)的移動無線通信設(shè)備78；和配置成利用激光束數(shù)據(jù)和差分校正數(shù)據(jù)來精確操作移動單元的計算機(未圖示)。
本發(fā)明的另一個方面針對一種包括激光發(fā)射機在內(nèi)的任意目標的自測方法。
更具體地說，在一個實施例中，本發(fā)明的該方法包括以下步驟(未圖示)(A)提供與激光發(fā)射機集成的固定無線電定位系統(tǒng)(RADPS)接收機，其中該固定RADPS接收機包括固定無線電天線，且其中固定無線電天線與激光發(fā)射機之間的距離是已知的和固定的；(B)提供配置成接收一組差分校正數(shù)據(jù)的無線通信設(shè)備；和(C)通過使用配置成利用這組差分校正數(shù)據(jù)的固定無線電定位系統(tǒng)(RADPS)接收機來獲得激光發(fā)射機的精確坐標測量。
在本發(fā)明的一個實施例中，步驟(A)(未圖示)還包括步驟(A1)，步驟(A1)從包含{GPS接收機；GLONASS接收機；組合GPS/GLONASS接收機；GALILEO接收機；全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)接收機；和偽衛(wèi)星接收機}的組中選擇固定無線電定位系統(tǒng)(RADPS)接收機。
在本發(fā)明的一個實施例中，步驟(A)(未圖示)還包括步驟(A2)，步驟(A2)通過使用平面激光發(fā)射機來生成提供高精度垂直坐標的基準激光束。在本發(fā)明的另一實施例中，步驟(A)還包括步驟(A3)，步驟(A3)通過使用扇形激光發(fā)射機來生成至少一個旋轉(zhuǎn)扇形激光束。
在本發(fā)明的一個實施例中，步驟(B)(未圖示)還包括步驟(B1)，步驟(B1)通過使用無線通信設(shè)備來廣播激光發(fā)射機的位置坐標。在本發(fā)明的另一實施例中，步驟(B)(未圖示)還包括步驟(B2)，步驟(B2)通過使用無線通信設(shè)備來響應(yīng)來自移動設(shè)備的特定請求。
在一個實施例中，本發(fā)明的該方法還包括提供配置成將無線通信設(shè)備連接到差分校正數(shù)據(jù)源的無線通信鏈路的步驟。在本發(fā)明的一個實施例中，最優(yōu)的差分校正數(shù)據(jù)源選自包含{基站；RTK基站；虛擬基站(VBS)；和偽衛(wèi)星發(fā)射機}的組。在本發(fā)明的一個實施例中，最優(yōu)的無線通信鏈路選自包含{蜂窩鏈路；無線電；專用無線電頻帶；SiteNet 900專用無線電網(wǎng)絡(luò)；無線因特網(wǎng)；和衛(wèi)星無線通信鏈路}的組。
本發(fā)明的又一個方面針對一種利用自測集成激光和無線電定位制導(dǎo)系統(tǒng)(SSI_LARADPS)來跟蹤移動單元的方法。SSI_LARADPS系統(tǒng)包括激光發(fā)射機；與激光發(fā)射機集成的固定無線電定位系統(tǒng)(RADPS)接收機，該固定RADPS接收機具有固定無線電天線，其中固定天線的相位中心與激光束之間的距離是已知的和固定的；第一無線通信鏈路；與激光發(fā)射機集成的固定無線通信設(shè)備；包括激光檢測器、移動無線電定位系統(tǒng)(RADPS)接收機和移動無線通信設(shè)備的移動單元；以及在SSI_LARADPS系統(tǒng)與移動單元之間的第二無線通信鏈路。
在一個實施例中，本發(fā)明的方法包括以下步驟(未圖示)(A)使用激光發(fā)射機生成激光束；(B)通過使用第一通信鏈路和固定無線通信設(shè)備來接收一組差分校正數(shù)據(jù)；(C)通過使用配置成利用這組差分校正數(shù)據(jù)的固定無線電定位系統(tǒng)(RADPS)接收機來獲得激光發(fā)射機的精確坐標測量；(D)使用固定無線通信設(shè)備和第二無線通信鏈路向移動單元基本連續(xù)地發(fā)送激光發(fā)射機的精確坐標測量和由固定RADPS接收機獲得的這組差分校正；(E)通過使用配置成利用差分校正數(shù)據(jù)的移動RADPS接收機來獲得移動單元的精確坐標測量；以及(F)通過使用第二無線通信鏈路和移動無線通信設(shè)備向激光發(fā)射機發(fā)回移動單元的精確坐標測量。
在本發(fā)明的一個實施例中，使用激光發(fā)射機生成激光束的步驟(A)還包括步驟(A1)(未圖示)，步驟(A1)通過使用平面激光發(fā)射機來生成提供高精度垂直坐標的基準激光束。在本發(fā)明的另一實施例中，使用激光發(fā)射機來生成激光束的步驟(A)還包括步驟(A2)(未圖示)，步驟(A2)生成旋轉(zhuǎn)激光束，其中該旋轉(zhuǎn)激光束提供高精度的雙斜基準激光平面。
在本發(fā)明的一個實施例中，使用激光發(fā)射機生成激光束的步驟(A)還包括步驟(A3)(未圖示)，步驟(A3)通過使用扇形激光發(fā)射機來生成至少一個旋轉(zhuǎn)扇形激光束。
在其中SSI_LARADPS系統(tǒng)還包括顯示器(未圖示)的一個實施例中，本發(fā)明的方法還包括步驟(G)，步驟(G)在顯示器上顯示移動單元的精確坐標測量。
在一個實施例中，本發(fā)明的該方法還包括以下步驟(未圖示)(H)基本連續(xù)地更新移動單元的精確坐標測量；(I)通過使用第二無線通信鏈路和移動無線通信設(shè)備向激光發(fā)射機發(fā)回移動單元的更新后的坐標測量；以及(K)在顯示器上顯示移動單元的更新后的坐標測量。
本發(fā)明的另一方面針對一種使用自測集成激光和無線電定位制導(dǎo)系統(tǒng)(SSI_LARADPS)來跟蹤多個移動單元的方法。
在一個實施例中，本發(fā)明的方法包括以下步驟(未圖示)(A)使用激光發(fā)射機生成激光束；(B)通過使用第一無線通信鏈路和固定無線通信設(shè)備來接收一組差分校正數(shù)據(jù)；(C)通過使用配置成利用這組差分校正數(shù)據(jù)的固定無線電定位系統(tǒng)(RADPS)接收機來獲得激光發(fā)射機的精確坐標測量；(D)使用固定無線通信設(shè)備和至少一個第二無線通信鏈路向至少一個移動單元基本連續(xù)地發(fā)送激光發(fā)射機的精確坐標和由固定RADPS接收機獲得的這組差分校正數(shù)據(jù)；(E)通過使用配置成使用差分校正的移動RADPS接收機來獲得至少一個移動單元的精確坐標；(F)通過使用至少一個第二無線通信鏈路和至少一個移動通信設(shè)備向激光發(fā)射機發(fā)回至少一個移動單元的精確坐標測量；以及(G)對至少下一個的移動單元重復(fù)步驟(D-F)。
在其中SSI_LARADPS系統(tǒng)還包括顯示器(未圖示)的一個實施例中，本發(fā)明的方法還包括步驟(H)(未圖示)，步驟(H)在顯示器上顯示至少一個移動單元的精確坐標測量。
在一個實施例中，本發(fā)明的方法還包括以下步驟(未圖示)(I)基本連續(xù)地更新至少一個移動單元的精確坐標測量；(K)通過使用至少一個第二無線通信鏈路和至少一個移動無線通信設(shè)備向激光發(fā)射機發(fā)回至少一個移動單元的更新后的坐標；以及(L)在顯示器上顯示至少一個移動單元的更新后的坐標測量。
以上對本發(fā)明的特定實施例的說明僅是出于例示和說明目的給出的。它們并不試圖窮盡本發(fā)明或者將本發(fā)明限定于所公開的精確形式，并且顯而易見的是在上述教導(dǎo)的啟發(fā)下許多改進和變化都是可能的。選擇和說明這些實施例是為了最好地解釋本發(fā)明的原理和它的實際應(yīng)用，由此使得本領(lǐng)域其它技術(shù)人員能夠最好地利用本發(fā)明以及具有適合所構(gòu)想的特定用途的各種不同改進的各種不同實施例。本發(fā)明的范圍旨在由所附權(quán)利要求及其等效技術(shù)方案的范圍所確定。
權(quán)利要求
1.一種自測激光發(fā)射機，包括配置成生成至少一個旋轉(zhuǎn)激光束的激光發(fā)射機；以及與所述激光發(fā)射機集成的定位系統(tǒng)；其中，所述定位系統(tǒng)被配置成獲得所述激光發(fā)射機的坐標測量。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述激光發(fā)射機還包括配置成生成提供高精度垂直坐標的基準激光束的平面激光發(fā)射機。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述激光發(fā)射機還包括配置成生成至少一個旋轉(zhuǎn)扇形激光束的扇形激光發(fā)射機。
4.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，還包括無線通信設(shè)備。
5.如權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，所述定位系統(tǒng)還包括與所述激光發(fā)射機集成的固定無線電定位系統(tǒng)(RADPS)接收機，所述固定RADPS接收機具有固定無線電天線；其中，所述固定無線電天線的相位中心與所述激光發(fā)射機之間的距離是已知的和固定的；所述無線通信設(shè)備被配置成接收一組差分校正數(shù)據(jù)；并且所述固定無線電定位系統(tǒng)(RADPS)接收機被配置成利用所述一組差分校正數(shù)據(jù)來獲得所述激光發(fā)射機的精確坐標測量。
6.如權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述固定無線電定位系統(tǒng)(RADPS)接收機從包含{GPS接收機；GLONASS接收機；組合GPS/GLONASS接收機；GALILEO接收機；全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)接收機；和偽衛(wèi)星接收機}的組中選擇。
7.如權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，還包括與所述RADPS接收機合成的距離測量設(shè)備；其中所述距離測量設(shè)備被配置成測量所述固定無線電天線的所述相位中心與上面設(shè)置所述自測激光發(fā)射機的已知點或基準平面之間的距離，以確定所述激光發(fā)射機相對于所述已知點或基準平面的位置坐標。
8.如權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，還包括與所述RADPS接收機集成的傾斜角度測量設(shè)備；其中所述傾斜測量設(shè)備被配置成執(zhí)行所述固定無線電天線的所述相位中心相對于上面設(shè)置所述自測激光發(fā)射機的已知基準表面的傾斜坐標測量，以確定所述激光發(fā)射機相對于所述已知基準表面的位置坐標；以及與所述RADPS接收機集成的方位測量設(shè)備；其中所述方位測量設(shè)備被配置成執(zhí)行所述固定無線電天線的所述相位中心相對于上面設(shè)置所述自測激光發(fā)射機的已知基準表面的方位坐標測量，以確定所述激光發(fā)射機相對于所述已知基準表面的方位。
9.如權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，所述無線通信設(shè)備還包括配置成發(fā)送和/或接收數(shù)據(jù)的無線通信設(shè)備。
10.如權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，所述無線通信設(shè)備還包括配置成廣播所述激光發(fā)射機的位置坐標的無線通信設(shè)備。
11.如權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，所述無線通信設(shè)備還包括配置成響應(yīng)來自移動設(shè)備的特定請求的無線通信設(shè)備。
12.如權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，還包括無線通訊鏈路，配置成將所述無線通信設(shè)備連接到差分校正數(shù)據(jù)源；其中，所述差分校正數(shù)據(jù)源選自包含{基站；RTK基站；虛擬基站(VBS)；和偽衛(wèi)星發(fā)射機}的組。
13.如權(quán)利要求11所述的裝置，其特征在于，所述無線通信鏈路選自包含{蜂窩鏈路；無線電；專用無線電頻帶；SiteNet 900專用無線電網(wǎng)絡(luò)；無線因特網(wǎng)；和衛(wèi)星無線通信鏈路}的組。
14.一種自測集成激光和無線電定位制導(dǎo)系統(tǒng)(SSI_LARADPS)，包括用于生成激光束的激光發(fā)射機；與所述激光發(fā)射機集成的固定無線電定位系統(tǒng)(RADPS)接收機，所述固定RADPS接收機具有固定無線電天線，其中所述固定天線的相位中心與所述激光束之間的距離是已知的和固定的；第一無線通信鏈路；配置成通過使用所述第一無線通信鏈路接收一組差分校正數(shù)據(jù)的固定無線通信設(shè)備；其中所述固定無線電定位系統(tǒng)(RADPS)接收機被配置成利用所述一組差分校正數(shù)據(jù)來獲得所述激光發(fā)射機的精確坐標測量；至少一個包括激光檢測器和移動無線電定位系統(tǒng)(RADPS)接收機的移動單元；以及至少一個在所述SSI_LARADPS系統(tǒng)與至少一個所述移動單元之間的第二無線通信鏈路；其中每個所述第二無線通信鏈路用于向至少一個所述移動單元基本連續(xù)地發(fā)送選自包含{所述激光發(fā)射機的所述精確坐標測量；由所述固定RADPS接收機獲得的所述一組差分校正；以及由所述固定RADPS接收機創(chuàng)建的所述一組差分校正}的組中的一組數(shù)據(jù)，并且其中每個所述移動RADPS接收機利用所述差分校正來獲得所述移動單元的精確坐標測量。
15.如權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述激光發(fā)射機還包括配置成生成提供高精度垂直坐標的基準激光束的平面激光發(fā)射機，并且其中每個所述移動RADPS接收機利用所述差分校正和所述高精度垂直坐標來獲得至少一個所述移動單元的精確坐標測量。
16.如權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述激光發(fā)射機還包括配置成生成旋轉(zhuǎn)激光束的激光發(fā)射機，所述旋轉(zhuǎn)激光束提供高精度雙斜基準激光平面；并且其中所述固定無線電定位系統(tǒng)(RADPS)接收機還包括與所述激光發(fā)射機集成的矢量差分無線電定位系統(tǒng)(VRADPS)接收機，所述矢量差分VRADPS接收機具有一個主固定無線電天線和多個從固定無線電天線，其中所述矢量差分VRADPS接收機能夠確定所述雙斜基準激光平面的姿態(tài)，并且所述主固定無線電天線與所述基準激光平面之間的距離是已知的和固定的；以及每個所述第二無線通信鏈路用于向至少一個所述移動單元發(fā)送所述激光發(fā)射機所在位置處的所述激光平面的海拔、斜率和方位角度以及由所述矢量差分RADPS接收機所獲得的差分校正；并且每個所述移動RADPS接收機利用包括由所述移動RADPS接收機獲得的一組位置數(shù)據(jù)、在所述激光發(fā)射機位置處的所述激光平面的所述海拔、所述斜率和所述方位角度、和所述差分校正數(shù)據(jù)在內(nèi)的一組數(shù)據(jù)，以獲得所述至少一個移動單元的精確坐標測量。
17.如權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述激光發(fā)射機還包括配置成生成至少一個旋轉(zhuǎn)扇形激光束的扇形激光發(fā)射機；并且其中每個所述移動RADPS接收機利用包括由至少一個所述移動RADPS接收機獲得的一組位置數(shù)據(jù)、所述激光發(fā)射機的一組位置數(shù)據(jù)、和所述差分校正數(shù)據(jù)在內(nèi)的一組數(shù)據(jù)，以獲得至少一個所述移動單元的精確坐標測量。
18.如權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其特征在于，至少一個所述第二無線通信鏈路還包括適用于以所述差分校正數(shù)據(jù)和以所述激光束數(shù)據(jù)來調(diào)制所述激光束的調(diào)制系統(tǒng)。
19.如權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其特征在于，至少一個所述移動單元還包括配置成接收和發(fā)送數(shù)據(jù)的移動無線通信設(shè)備；以及配置成利用所述激光束數(shù)據(jù)和所述差分校正數(shù)據(jù)以精確操作至少一個所述移動單元的計算機。
20.一種目標自測方法，所述方法包括以下步驟提供與所述目標集成的定位系統(tǒng)；以及通過使用所述定位系統(tǒng)來獲得所述目標的坐標測量。
21.一種激光發(fā)射機自測方法，所述方法包括以下步驟(A)提供與所述激光發(fā)射機集成的固定無線電定位系統(tǒng)(RADPS)接收機，所述固定RADPS接收機具有固定無線電天線；其中所述固定無線電天線的相位中心與所述激光發(fā)射機之間的距離是已知的和固定的；(B)提供配置成接收一組差分校正數(shù)據(jù)的無線通信設(shè)備；以及(C)通過使用配置成利用所述一組差分校正數(shù)據(jù)的所述固定無線電定位系統(tǒng)(RADPS)接收機來獲得所述激光發(fā)射機的精確坐標測量。
22.如權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，還包括以下步驟(D)提供與所述RADPS接收機集成的距離測量設(shè)備；其中所述距離測量設(shè)備被配置成測量所述固定無線電天線的所述相位中心與上面設(shè)置所述自測激光發(fā)射機的已知點或基準平面之間的距離，以確定所述激光發(fā)射機相對于所述已知點或基準平面的位置坐標。
23.如權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，還包括以下步驟(E1)提供與所述RADPS接收機集成的傾斜角度測量設(shè)備；其中，所述傾斜測量設(shè)備被配置成執(zhí)行所述固定無線電天線的所述相位中心相對于上面設(shè)置所述自測激光發(fā)射機的已知基準表面的傾斜坐標測量，以確定所述激光發(fā)射機相對于所述已知基準表面的位置坐標；以及(E2)提供與所述RADPS接收機集成的方位測量設(shè)備；其中所述方位測量設(shè)備被配置成執(zhí)行所述固定無線電天線的所述相位中心相對于上面設(shè)置所述自測激光發(fā)射機的已知基準表面的方位坐標測量，以確定所述激光發(fā)射機相對于所述已知基準表面的方位。
24.如權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，提供與所述激光發(fā)射機集成的所述固定無線電定位系統(tǒng)(RADPS)接收機的所述步驟(A)還包括以下步驟(A1)從包含{GPS接收機；GLONASS接收機；組合GPS/GLONASS接收機；GALILEO接收機；全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)接收機；和偽衛(wèi)星接收機}的組中選擇所述固定無線電定位系統(tǒng)(RADPS)接收機。
25.如權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，提供與所述激光發(fā)射機集成的所述固定無線電定位系統(tǒng)(RADPS)接收機的所述步驟(A)還包括以下步驟(A2)通過使用平面激光發(fā)射機來生成提供高精度垂直坐標的基準激光束。
26.如權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，提供與所述激光發(fā)射機集成的所述固定無線電定位系統(tǒng)(RADPS)接收機的所述步驟(A)還包括以下步驟(A3)通過使用扇形激光發(fā)射機來生成至少一個旋轉(zhuǎn)扇形激光束。
27.如權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，提供配置成接收所述一組差分校正數(shù)據(jù)的所述無線通信設(shè)備的所述步驟(B)還包括以下步驟(B1)通過使用所述無線通信設(shè)備來廣播所述激光發(fā)射機的位置坐標。
28.如權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，提供配置成接收所述一組差分校正數(shù)據(jù)的所述無線通信設(shè)備的所述步驟(B)還包括以下步驟(B2)通過使用所述無線通信設(shè)備來響應(yīng)來自移動設(shè)備的特定請求。
29.如權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，還包括以下步驟(F)提供配置成將所述無線通信設(shè)備連接到差分校正數(shù)據(jù)源的無線通信鏈路。
30.如權(quán)利要求27所述的方法，其特征在于，提供配置成將所述無線通信設(shè)備連接到所述差分校正數(shù)據(jù)源的所述無線通信鏈路的所述步驟(F)還包括以下步驟(F1)從包含{基站；RTK基站；虛擬基站(VBS)；和偽衛(wèi)星發(fā)射機}的組中選擇所述差分校正數(shù)據(jù)源。
31.如權(quán)利要求27所述的方法，其特征在于，提供配置成將所述無線通信設(shè)備連接到所述差分校正數(shù)據(jù)源的所述無線通信鏈路的所述步驟(F)還包括以下步驟(F2)從包含{基站；RTK基站；虛擬基站(VBS)和偽衛(wèi)星發(fā)射機}的組中選擇最優(yōu)的差分校正數(shù)據(jù)源。
32.如權(quán)利要求29所述的方法，其特征在于，提供配置成將所述無線通信設(shè)備連接到所述差分校正數(shù)據(jù)源的所述無線通信鏈路的所述步驟(F)還包括以下步驟(F3)從包含{蜂窩鏈路；無線電；專用無線電頻帶；SiteNet 900專用無線電網(wǎng)絡(luò)；無線因特網(wǎng)；和衛(wèi)星無線通信鏈路}的組中選擇所述無線通信鏈路。
33.如權(quán)利要求29所述的方法，其特征在于，提供配置成將所述無線通信設(shè)備連接到所述差分校正數(shù)據(jù)源的所述無線通信鏈路的所述步驟(F)還包括以下步驟(F4)從包含{蜂窩鏈路；無線電；專用無線電頻帶；SiteNet 900專用無線電網(wǎng)絡(luò)；無線因特網(wǎng)；和衛(wèi)星無線通信鏈路}的組中選擇最優(yōu)的無線通信鏈路。
34.一種利用自測集成激光和無線電定位制導(dǎo)系統(tǒng)(SSI_LARADPS)跟蹤移動單元的方法，所述SSI_LARADPS系統(tǒng)包括激光發(fā)射機；與所述激光發(fā)射機集成的固定無線電定位系統(tǒng)(RADPS)接收機，所述固定RADPS接收機具有固定無線電天線，其中所述固定天線的相位中心與所述激光束之間的距離是已知的和固定的；第一無線通信鏈路；與所述激光發(fā)射機集成的固定無線通信設(shè)備；包括激光檢測器、移動無線電定位系統(tǒng)(RADPS)接收機和移動無線通信設(shè)備的移動單元；以及在所述SSI_LARADPS系統(tǒng)與所述移動單元之間的第二無線通信鏈路；所述方法包括以下步驟(A)使用所述激光發(fā)射機生成激光束；(B)通過使用所述第一通信鏈路和所述固定無線通信設(shè)備來接收一組差分校正數(shù)據(jù)；(C)通過使用配置成利用所述一組差分校正數(shù)據(jù)的所述固定無線電定位系統(tǒng)(RADPS)接收機來獲得所述激光發(fā)射機的精確坐標測量；(D)使用所述固定無線通信設(shè)備和所述第二無線通信鏈路向所述移動單元基本連續(xù)地發(fā)送所述激光發(fā)射機的所述精確坐標測量和由所述固定RADPS接收機獲得的所述一組差分校正；(E)通過使用配置成利用所述差分校正的所述移動RADPS接收機來獲得所述移動單元的精確坐標測量；以及(F)通過使用所述第二無線通信鏈路和所述移動無線通信設(shè)備向所述激光發(fā)射機發(fā)回所述移動單元的所述精確坐標測量。
35.如權(quán)利要求34所述的方法，其特征在于，使用所述激光發(fā)射機生成所述激光束的所述步驟(A)還包括以下步驟(A1)通過使用平面激光發(fā)射機來生成提供高精度垂直坐標的基準激光束。
36.如權(quán)利要求34所述的方法，其特征在于，使用所述激光發(fā)射機生成所述激光束的所述步驟(A)還包括以下步驟(A2)生成旋轉(zhuǎn)激光束，其中，所述旋轉(zhuǎn)激光束提供高精度雙斜基準激光平面。
37.如權(quán)利要求34所述的方法，其特征在于，使用所述激光發(fā)射機生成所述激光束的所述步驟(A)還包括以下步驟(A3)通過使用扇形激光發(fā)射機來生成至少一個旋轉(zhuǎn)扇形激光束。
38.如權(quán)利要求34所述的方法，其特征在于，通過使用所述固定無線電定位系統(tǒng)(RADPS)接收機來獲得所述激光發(fā)射機的所述精確坐標測量的所述步驟(C)還包括以下步驟(C1)從包含{GPS接收機；矢量差分無線電定位系統(tǒng)(VRADPS)接收機；GLONASS接收機；組合GPS/GLONASS接收機；GALILEO接收機；全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)接收機；和偽衛(wèi)星接收機}的組中選擇所述固定無線電定位系統(tǒng)(RADPS)接收機。
39.如權(quán)利要求34所述的方法，其特征在于，通過使用所述移動RADPS接收機來獲得所述移動單元的所述精確坐標測量的所述步驟(E)還包括以下步驟(E1)從包含{GPS接收機；GLONASS接收機；組合GPS/GLONASS接收機；GALILEO接收機；全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)接收機；和偽衛(wèi)星接收機}的組中選擇所述固定無線電定位系統(tǒng)(RADPS)接收機。
40.如權(quán)利要求34所述的方法，其特征在于，所述SSI_LARADPS系統(tǒng)還包括顯示器，所述方法還包括以下步驟(G)在所述顯示器上顯示所述移動單元的所述精確坐標測量。
41.如權(quán)利要求34所述的方法，其特征在于，還包括以下步驟(H)基本連續(xù)地更新所述移動單元的所述精確坐標測量；(I)通過使用所述第二無線通信鏈路和所述移動無線通信設(shè)備向所述激光發(fā)射機發(fā)回所述移動單元的所述更新后的坐標測量；以及(K)在所述顯示器上顯示所述移動單元的所述更新后的坐標測量。
42.一種利用自測集成激光和無線電定位制導(dǎo)系統(tǒng)(SSI_LARADPS)跟蹤多個移動單元的方法，所述SSI_LARADPS系統(tǒng)包括激光發(fā)射機；與所述激光發(fā)射機集成的固定無線電定位系統(tǒng)(RADPS)接收機，所述固定RADPS接收機具有固定無線電天線，其中所述固定天線的相位中心與所述激光束之間的距離是已知的和固定的；第一無線通信鏈路；與所述激光發(fā)射機集成的固定無線通信設(shè)備；各自包括激光檢測器、移動無線電定位系統(tǒng)(RADPS)接收機和移動無線通信設(shè)備的所述移動單元；以及在所述SSI_LARADPS系統(tǒng)與至少一個所述移動單元之間的第二無線通信鏈路；所述方法包括以下步驟(A)使用所述激光發(fā)射機生成激光束；(B)通過使用所述第一無線通信鏈路和所述固定無線通信設(shè)備來接收一組差分校正數(shù)據(jù)；(C)通過使用配置成利用所述一組差分校正數(shù)據(jù)的所述固定無線電定位系統(tǒng)(RADPS)接收機來獲得所述激光發(fā)射機的精確坐標測量；(D)使用所述固定無線通信設(shè)備和至少一個所述第二無線通信鏈路向至少一個所述移動單元基本連續(xù)地發(fā)送所述激光發(fā)射機的所述精確坐標測量和由所述固定RADPS接收機獲得的所述一組差分校正；(E)通過使用配置成利用所述差分校正的所述移動RADPS接收機來獲得所述至少一個所述移動單元的所述精確坐標測量；(F)通過使用至少一個所述第二無線通信鏈路和至少一個所述移動無線通信設(shè)備向所述激光發(fā)射機發(fā)回所述至少一個所述移動單元的所述精確坐標測量；以及(G)為每個所述移動單元重復(fù)所述步驟D-F。
43.如權(quán)利要求42所述的方法，其特征在于，所述SSI_LARADPS系統(tǒng)還包括顯示器，所述方法還包括以下步驟(H)在所述顯示器上顯示每個所述移動單元的所述精確坐標測量。
44.如權(quán)利要求42所述的方法，其特征在于，還包括以下步驟(I)基本連續(xù)地更新每個所述移動單元的所述精確坐標測量；(K)通過使用至少一個所述第二無線通信鏈路和至少一個所述移動無線通信設(shè)備向所述激光發(fā)射機發(fā)回每個所述移動單元的所述更新后的坐標測量；以及(L)在所述顯示器上顯示每個所述移動單元的所述更新后的坐標測量。
全文摘要
一種自測激光發(fā)射機(10)包括配置成生成至少一個旋轉(zhuǎn)激光束(14)的激光發(fā)射機(12)，與激光發(fā)射機(12)集成的固定無線電定位系統(tǒng)(RADPS)接收機(16)，以及無線通信設(shè)備(18)。無線電定位系統(tǒng)(RADPS)接收機(16)配置成通過使用無線通信設(shè)備(18)和無線通信鏈路(30)來利用從基站(28)發(fā)出的差分校正來獲取激光發(fā)射機(12)的精確坐標測量。
文檔編號G01C3/00GK101076707SQ200580042452
公開日2007年11月21日 申請日期2005年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月11日
發(fā)明者M·E·尼科爾斯 申請人:天寶導(dǎo)航有限公司