專利名稱：利用移動數(shù)據(jù)的方位和取向確定的制作方法
技術領域：
本公開一般涉及利用移動數(shù)據(jù)的方位和取向確定。
背景技術：
例如可重定位結構的大型物體的裝配和維護可以使用定位系統(tǒng)以幫助弓I導組件的放置。例如，飛行器可以在包括定位系統(tǒng)和設備的設施中進行裝配以確保組件的適當放置，其中定位系統(tǒng)和設備用于測量飛行器的某些組件例如機翼和尾翼的方位。其它大型裝配設施可使用相似的方位確定系統(tǒng)。某些方位確定系統(tǒng)限于視線測量。這些方位確定系統(tǒng)對確定正在裝配或維護的結構的內部或該結構的其它封閉區(qū)域中的方位信息可能是無益的。例如，定向為確定飛行器機翼的方位的基于激光的系統(tǒng)可能無法同樣確定飛行器貨艙內組件的方位。

發(fā)明內容
本發(fā)明公開方位確定系統(tǒng)和方法。特定方法包括通過在便攜裝置的存儲器中存儲初始方位和取向數(shù)據(jù)初始化能夠感測運動的便攜裝置。初始方位和取向數(shù)據(jù)可表示便攜裝置在與例如可重定位結構或移動平臺的目標結構關聯(lián)的本地坐標系統(tǒng)內的方位和取向。該方法還包括檢測便攜裝置的移動。該方法進一步包括基于檢測的移動確定測量數(shù)據(jù)。該方法還包括至少部分基于初始方位和取向數(shù)據(jù)以及移動數(shù)據(jù)確定便攜裝置相對于目標結構的空間關系。在特定實施例中，便攜裝置包括校準組件以與本地定位系統(tǒng)通信，從而確定便攜裝置在與目標結構關聯(lián)的本地坐標系統(tǒng)內的初始方位和取向。便攜裝置還包括至少一個移動傳感器以檢測便攜裝置的運動。便攜裝置可包括處理器以基于便攜裝置在本地坐標系統(tǒng)內的初始方位和取向以及檢測的便攜裝置的運動確定便攜裝置的測量的方位和取向。另外或可替換地，便攜裝置可具有到遠程處理器的有線或無線連接以便基于便攜裝置檢測的運動確定測量值。特定定位系統(tǒng)包括多個本地方位檢測器以確定第一坐標系統(tǒng)內目標結構上或目標結構內感興趣位置的方位。定位系統(tǒng)還包括處理器以基于第一坐標系統(tǒng)內目標結構的方位和取向以及目標結構的一個或更多電子表示確定目標結構的第二坐標系統(tǒng)中的測量值。定位系統(tǒng)進一步包括便攜裝置，例如感測相對運動的裝置。便攜裝置包括存儲器以存儲便攜裝置在第二坐標系統(tǒng)內的初始方位和取向。便攜裝置進一步包括至少一個移動傳感器以檢測便攜裝置的移動。便攜裝置還包括處理器以基于便攜裝置在第二坐標系統(tǒng)內的初始方位和取向以及檢測的便攜裝置的移動確定便攜裝置的測量的方位和取向。已描述的特征、功能和優(yōu)點可在各種實施例中獨立實現(xiàn)，或者可在其它實施例中結合實現(xiàn)，其進一步詳情參考以下描述和附圖而公開。


圖I是包括便攜裝置的本地定位系統(tǒng)的第一特定實施例的框圖；圖2是包括便攜裝置的本地定位系統(tǒng)的第二特定實施例的框圖；圖3是確定便攜裝置相對于目標結構的空間關系的方法的第一特定實施例的流程圖；圖4是確定便攜裝置相對于目標結構的空間關系的方法的第二特定實施例的流程圖；以及圖5是確定便攜裝置相對于目標結構的空間關系的方法的第三特定實施例的流程圖。
具體實施方式

本公開涉及一種便攜裝置,其與定位系統(tǒng)交互以確定各位置(location)的方位信息，在這些位置定位系統(tǒng)由于例如定位系統(tǒng)的訪問、成本、時間、能力或功能限制因此無法獨立確定所述方位(position)信息。便攜裝置對例如飛行器、水上交通工具、陸地交通工具、航天器、石油平臺、重型設備或其它可重定位或靜止結構等大型結構的維護或裝配可能是有用的。這種目標結構可裝配到使用定位系統(tǒng)的設備中以提高裝配或維護過程的精度、準確度或速度。某些定位系統(tǒng)例如激光定位系統(tǒng)可能限于在至方位感測裝置的直接視線(direct line_of-sight)內的使用。因此,在目標結構內的方位可能難以確定。便攜裝置可操作用于確定目標結構內或其它位置的方位信息。另外，便攜裝置可使用方位和取向(orientation)信息向操作人員提供其它有用功能，例如識別特定組件的位置、基于位置識別組件、收集和存儲特定位置的信息，等等。圖I是本地坐標定位系統(tǒng)(也稱為本地定位系統(tǒng))的特定實施例的框圖。該系統(tǒng)包括與定位系統(tǒng)102交互的便攜裝置120。定位系統(tǒng)102可包括本地定位系統(tǒng)或非本地定位系統(tǒng)。本地定位系統(tǒng)可測量在與被測量物體關聯(lián)的具體坐標系統(tǒng)中的位置并描述該位置。測量裝置如便攜裝置120可利用具體坐標系統(tǒng)中的參考信息如測量標記或另一參考點被校準到本地坐標系統(tǒng)。參考信息用來確定測量裝置到目標結構的相對方位和取向。本地定位系統(tǒng)可使用光學或電磁測量傳感器(例如激光傳感器等)進行測量，并且然后將這些基于裝置的測量值轉換為目標結構的本地坐標中定義的測量值。非本地定位系統(tǒng)可確定或指定相對于與目標結構不關聯(lián)的參考坐標系統(tǒng)的位置。例如，參考坐標系統(tǒng)可能與建筑或另一地理位置關聯(lián)，例如干船塢設施。來自將衛(wèi)星軌道方位用作參考的全球定位系統(tǒng)的原始輸出(例如經緯度)是非本地定位系統(tǒng)的一個示例，其為簡單標尺給定的測量值(該測量值提供相對于其外殼邊緣的距離)。在它們的基本形式中，這些裝置提供測量值而不考慮被測量物體的坐標系統(tǒng)。確定怎樣將這些結果應用于此情形取決于用戶(或其它系統(tǒng))。當存在障礙物時某些定位系統(tǒng)102可能無法良好運行。例如，激光定位系統(tǒng)可能僅在激光源和目標之間的直接視線可用時起作用。另外，配置某些定位系統(tǒng)102或向其添加新測量位置可能是困難的、昂貴的或耗時的。例如，將激光定位系統(tǒng)配置為在激光定位系統(tǒng)服務的區(qū)域內每個可能位置處識別目標的方位可能是不期望的。在特定實施例中，便攜裝置120使定位系統(tǒng)102不直接服務的區(qū)域中方位和取向信息的確定成為可能(例如，由于這些區(qū)域在定位系統(tǒng)102的直接測量區(qū)域外，或者由于障礙物降低由定位系統(tǒng)102進行測量的準確度)。例如，大型制造和維護設施可使用本地定位系統(tǒng)如定位系統(tǒng)102來指導裝配和維護功能。這種設施的示例可包括飛行器裝配設施、船舶構建設施、石油平臺或其他大型設備制造和維護設施。這樣的設施可使用視線測量系統(tǒng)如激光定位系統(tǒng)來確定被裝配系統(tǒng)(例如飛行器、船舶等)外的定位信息。然而，在某些位置例如被裝配系統(tǒng)內的位置，利用這樣的視線測量系統(tǒng)可能是困難的、昂貴的或笨重的。便攜裝置120可供在被裝配系統(tǒng)內工作的員工用于確定方位和取向信息。定位系統(tǒng)102可包括一個或更多本地方位檢測器104以確定目標結構上位置的方位(在圖I中未不出)。在特定實施例中，本地方位檢測器104包括適于傳輸目標位置152處的激光束162的激光裝置。定位系統(tǒng)102也可包括處理器106。目標位置152可能處于目標結構上的已知位置，并可以被處理器106和坐標變換軟件使用以校準本地方位檢測器(多個)104至目標結構坐標系統(tǒng)。目標結構可包括為維護、裝配或其它目的而移動到某一位置的飛行器、航天器、陸地交通工具、水上交通工具或其他可重定位結構。在其它示例中，目標結構可以是靜止物體。定位系統(tǒng)102的處理器106可訪問包括目標結構的電子表示110 的數(shù)據(jù)庫108。例如，電子表示110可包括目標結構的電子示圖、繪圖或模型，例如提供目標結構上感興趣位置的本地方位信息的計算機輔助設計繪圖或三維模型。另外，電子表示可包括表示目標結構細節(jié)(例如尺寸或特性)的設計圖或竣工圖或測量數(shù)據(jù)(例如由本地定位系統(tǒng)采用的測量值)。便攜裝置120包括校準組件126。校準組件126與定位系統(tǒng)102通信，從而指定便攜裝置120的初始方位和取向。例如，初始方位和取向可關于目標結構上的特定位置來指定。便攜裝置120也可包括至少一個移動傳感器128。例如，至少一個移動傳感器128可包括能夠測量線性加速度和旋轉加速度和/或速度的一個或更多慣性傳感器(例如微機電傳感器，如加速計或陀螺儀)。至少一個移動傳感器128可在確定便攜裝置120的初始方位和取向之后檢測便攜裝置120的移動。為了圖解說明，便攜裝置120可以在校準框架150中被初始化。校準框架150的方位和取向可以是已知的或者可以由定位系統(tǒng)102確定。校準框架150的方位和取向可以存儲在便攜裝置120的存儲器124中。在特定實施例中，校準框架150的方位和取向在存儲器124中被初始化為本地坐標系統(tǒng)的起點方位和取向。即，便攜裝置120在校準框架150中的初始方位和取向是原點，便攜裝置120的相對運動是相對該原點測量的。在該實施例中，便攜裝置的方位和取向可通過離開起點位置(即校準框架150)的距離和方向確定。在其它實施例中，其它原點位置被選擇，例如目標結構上的預定參考位置。在校準框架150和本地方位檢測器104之間的空間關系可能為已知或被確定。例如，校準框架150可放置在目標結構上的已知位置。另外或可替換地，校準框架150可包括由本地方位檢測器104可檢測的目標位置152，從而使定位系統(tǒng)102能夠確定校準框架150在目標結構中的方位和取向。在根據(jù)便攜裝置120的運動確定相對方位和取向之后，相對方位和取向與校準框架方位和取向一起使用，從而計算所產生的便攜裝置120在目標結構的坐標系統(tǒng)中的方位和取向。便攜裝置120也可包括處理器122。處理器122可基于便攜裝置120的初始方位和取向以及檢測到的便攜裝置120的移動來確定便攜裝置120的測量的方位和取向。例如，處理器122可確定便攜裝置120在目標結構的本地坐標系統(tǒng)內的測量的方位和取向。在特定實施例中，處理器122可訪問存儲器124。存儲器124可存儲目標組件數(shù)據(jù)140。目標組件數(shù)據(jù)140可以指定目 標結構的組件在本地坐標系統(tǒng)中的位置。處理器122可基于測量的方位和取向以及目標組件數(shù)據(jù)140確定便攜裝置120到組件的至少一個的空間關系。例如，處理器122可確定從便攜裝置120到組件的至少一個的距離、從便攜裝置120到組件的至少一個的方向或兩者。便攜裝置120也可包括輸入裝置132。輸入裝置132可用來接收目標組件數(shù)據(jù)140，其指定目標結構的多個組件的一個目標組件，或目標結構的該組件上的感興趣位置的數(shù)據(jù)142。例如，輸入裝置132可由操作人員用來輸入識別操作人員期望定位的目標結構的特定組件(即目標組件)的信息。處理器122可基于測量的方位和取向以及目標組件數(shù)據(jù)140確定有關便攜裝置120和目標組件之間空間關系的信息。便攜裝置120也可包括指示器(pointer) 134。指示器134適于基于空間關系指向目標組件的位置。例如，指示器134可包括在便攜裝置120處或耦合到便攜裝置120的指針、一個或更多光表示器、顯示器或其他裝置，其指向目標組件的方向。在另一示例中，指示器134可包括基于激光的指示裝置或其它基于光的指示裝置。在該示例中，指示器134可以在目標組件的方向上引導光束。機載視頻攝像機(未示出)也可用來表示便攜裝置120的指示方向。在特定實施例中，便攜裝置120包括表示器(indicator) 138。處理器122可基于便攜裝置120到目標結構的空間關系激活表示器138。在各種實施例中，表示器138包括經觸發(fā)來表示各種條件的不同類型表示裝置。例如，當便攜裝置120在目標組件的預定閾值距離內時，處理器122可激活表示器138。在另一示例中，當便攜裝置120在目標結構的特定部分內或接近該特定部分時，處理器122可激活表示器138，該特定部分如禁止某些人員進入的區(qū)域或為進入需要特殊保護裝備的區(qū)域。在另一示例中，指示器138可包括向用戶表示便攜裝置120接近目標組件(如當滿足第二閾值距離時)的可聽表示器、可視表示器或其他表不器。在另一示例中，表示器138包括激光投影裝置，該激光投影裝置可跟蹤與目標組件關聯(lián)或與目標組件應當處于的位置關聯(lián)的輪廓(outline)或其它形狀。例如，在目標組件數(shù)據(jù)140識別出安裝到目標結構中的組件時，激光投影裝置可以在目標組件的安裝位置處投影目標組件的輪廓。表示器138也可包括表示目標組件可能在操作人員視線之外如在第二組件之后的裝置。為了圖解說明，當目標組件存儲在面板內、不同間隔內或在便攜裝置120的另一組件之后時，表示器138可表示出目標組件在操作人員的視線之外。處理器122可以在閾值距離被滿足時觸發(fā)表示器138。處理器122可在不同閾值距離被滿足時觸發(fā)不同表示器138。例如，可以在滿足第一閾值距離時觸發(fā)第一表示器，且可以在第二閾值距離被滿足時觸發(fā)第二表示器。第一閾值距離可以不同于第二閾值距離，并且第一表不器可以不同于第二表不器。例如，第一表不器可包括第一可聽音，并且第二表示器可包括第二可聽音。在另一示例中，第一表示器可包括可聽音，并且第二表示器可包括可視表不，例如光。在又一不例中，第一表不器可包括如第一光的第一視覺表不，并且第二表示器可包括如第二光的第二視覺表示。在該示例中，光可以是視覺上不同的，例如具有不同顏色或者在便攜裝置120上的不同位置。該閾值距離或多個閾值距離可以基于目標組件的識別而被確定。例如，可以為較大組件確定較大閾值距離，并且可以針對較小組件確定較小閾值距離。在另一示例中，可以為預期可見的組件選擇較大閾值距離，并且可以為預期被遮擋的目標組件(如在面板或其它組件之后)選擇較小閾值距離。在特定實施例中，這些表示器的一個或更多被激活以表示至目標組件的方向。便攜裝置120可包括傳感器136。傳感器136可包括數(shù)字圖像傳感器、安全傳感器(如氣體傳感器或熱傳感器)、磁力計、非破壞性測試或檢查傳感器(例如超聲測試傳感器、射線照相(radiographic)測試傳感器、潤電流測試傳感器等)、其他傳感器或其任何結合。傳感器136可以捕獲便攜裝置120方位處的數(shù)據(jù)。處理器122可將捕獲的數(shù)據(jù)144 (例如捕獲的數(shù)字圖像)與方位數(shù)據(jù)一起存儲在存儲器124中。在特定實施例中，便攜裝置120包括接口 130。接口 130可以使能便攜裝置120和一個或更多遠程裝置(例如定位系統(tǒng)102的裝置或數(shù)據(jù)庫108)之間的通信。接口 130可包括有線接口例如以太網(wǎng)接口、通用串行總線(USB)接口、其他標準或專用有線接口或其任何結合。接口 130還可或可替代地包括無線接口。例如，接口 130可發(fā)送無線傳輸160以與遠程裝置通信。無線傳輸160可包括紅外傳輸、射頻傳輸或其他無線傳輸。接口 130可用來初始化便攜裝置120或向遠程裝置發(fā)送便攜裝置120收集的數(shù)據(jù)。例如，無線傳輸160可用于向遠程裝置發(fā)送描述便攜裝置120的所測量的方位的數(shù)據(jù)和捕獲的數(shù)據(jù)144。在另一示例中，接口 130可用來向便攜裝置120發(fā)送來自數(shù)據(jù)庫108的目標組件數(shù)據(jù)112。為了圖解說明，數(shù)據(jù)庫108可包括目標結構的電子表示110。目標結構的電子表示110可包括目標結構的設計圖或竣工圖或三維電子模型。因此，目標結構的電子表示110可能是相對大的電子文件。由于大小或成本的約束，便攜裝置120的存儲器124可能不具有存儲目標結構的全部電子表示110的容量。因此，便攜裝置120的存儲器124可能只存儲目標結構的電子表示110的相關部分，例如目標組件數(shù)據(jù)112、140。在操作中，為了收集目標結構內感測數(shù)據(jù)、識別在目標結構特定位置的組件或者為了其它目的，操作人員可使用便攜裝置120來定位目標結構的目標組件。為了圖解說明，試圖定位目標組件的操作人員可經輸入裝置132輸入識別目標組件的目標組件數(shù)據(jù)140。目標組件的位置可以由便攜裝置120的處理器122或者由遠程裝置的處理器106基于目標結構的電子表示110和目標組件數(shù)據(jù)112、140確定。表示器138可向操作人員提供關于方向、距離的信息或到目標組件的方向和距離的信息。另外，表示器138可提供其它信息從而幫助操作人員定位目標組件。例如，表示器138可包括顯示目標組件的文本描述或目標組件的位置、顯示圖解說明目標組件的照片或示圖等的顯示屏。在另一示例中，表示器138可包括一種或更多光、活動箭頭或表示到目標組件的方向或距離的其它裝置。在又一示例中，表示器138可包括指示器例如指向目標組件方向的可見激光。在又一示例中，表示器138可包括一個或更多可聽或觸覺輸出裝置來表示到目標組件的方向或距離。為了圖解說明，在操作人員移動便攜裝置120到目標組件的預定距離內時，可觸發(fā)振動元件或蜂鳴器。預定距離可基于預期操作人員識別組件的容易程度而被選擇。例如，預定距離可對于較小組件比對于較大組件更短(即更接近組件)。在另一示例中，當從操作人員的視角組件通常被另一組件遮擋時，預定距離可以更短。
為圖解說明另一操作示例，操作人員可使用便攜裝置120收集或存儲捕獲的數(shù)據(jù)144。例如，在操作人員執(zhí)行目標結構的檢查時，便攜裝置120可用來捕獲檢查結果并將此檢測結果與位置信息一起存儲。為了說明，便攜裝置120可由操作人員在非破壞性測試和檢查期間攜帶。便攜裝置120的傳感器136可用來捕獲被捕獲的數(shù)據(jù)144，被捕獲數(shù)據(jù)144可以與表示被捕獲數(shù)據(jù)144在哪里捕獲的位置信息一起存儲。在另一示例中，傳感器120可包括圖像傳感器。在操作人員識別關注時，圖像傳感器可用來捕獲關注區(qū)域的圖像，該圖像可作為被捕獲的數(shù)據(jù)144與圖像被捕獲的位置一起存儲。為了說明另一操作示例，便攜裝置120可由操作人員用來幫助識別目標結構的特定位置處的組件。例如，輸入裝置132可由操作人員用來選擇特定方位。便攜裝置120的處理器122或遠程裝置的處理器106可以確定接近特定方位的目標結構的組件。在特定實施例中，指示器134可由操作人員用來指向特定組件。例如，指示器134可包括生成可見光束的激光裝置。操作人員可使光束指向組件處并使用輸入裝置132產生關于組件標識(identity)的查詢。該查詢可請求關于組件的信息，例如組件的識別、組件的用途、有關組件的維護或裝配數(shù)據(jù)(例如扭矩規(guī)格)或其任何結合。
圖2是本地定位系統(tǒng)的特定實施例的圖解。本地定位系統(tǒng)可包括一個或更多本地方位檢測器202以確定第一坐標系統(tǒng)內目標結構200中或目標結構200上感興趣位置的方位。在特定實施例中，本地方位檢測器202包括激光裝置，其適于引導校準目標222處的激光束220并確定第一坐標系統(tǒng)內校準目標222的方位。另外，每個本地方位檢測器202都可包括一標志，從而每個本地方位檢測器202都可確定其它本地方位檢測器202的方位。盡管在圖2中僅圖示三個本地方位檢測器202，但本地定位系統(tǒng)可包括更多或更少本地方位檢測器202，這取決于特定實施。本地方位檢測器202可放置在第一坐標系統(tǒng)內的已知位置，第一坐標系統(tǒng)如與制造或維護區(qū)域關聯(lián)的坐標系統(tǒng)?？商鎿Q地，方位檢測器202可放置在初始未知的位置，并然后使用目標結構上已知的參考位置確定在目標結構的坐標系統(tǒng)中其至目標的相對方位和取向。目標結構200可包括為維護、裝配或其它目的移動到本地坐標系統(tǒng)中的飛行器、航天器、陸地交通工具、水上交通工具或其他可重定位結構。目標結構200也可包括靜止物體例如建筑，或以恒定速度(零加速度)移動、其上環(huán)境內全部元件相對彼此靜止的大型物體，例如游船或航空母艦。校準目標222可應用于目標結構200供本地方位檢測器202感測，或校準目標222可以是在目標結構200的本地坐標中指定的已知位置的特征。例如，如圖2所示，目標結構200是飛行器，并且校準目標222放置在機翼212上并且位于飛行器機身210的前端(nose)?？墒褂酶嗷蚋俚男誓繕?22，這取決于特定的目標結構200、本地方位檢測器202的方位或影響第一坐標系統(tǒng)內目標結構200的方位確定的其它因素。本地方位檢測器202可與處理器214交互以確定第一坐標系統(tǒng)內校準目標222的位置。處理器214或本地方位檢測器202可基于校準目標222的位置并基于目標結構200的一個或更多電子表不確定第一坐標系統(tǒng)內目標結構200的方位和取向。目標結構200的電子表示可包括電子圖示、繪圖或三維模型。另外，電子表示可包括表示目標結構200規(guī)格的設計圖或竣工圖或測量數(shù)據(jù)(如本地定位系統(tǒng)采用的測量值)。處理器214也可以基于第一坐標系統(tǒng)內目標結構200的方位和取向確定第二坐標系統(tǒng)。例如，第一坐標系統(tǒng)可以是本地坐標系統(tǒng)(即與目標結構關聯(lián)的坐標系統(tǒng))或非本地坐標系統(tǒng)(即與如建筑或全球參考系的目標結構之外的一些事物關聯(lián)的坐標系統(tǒng))。非本地坐標系統(tǒng)的示例包括參考不在目標結構上的特征指定位置的坐標系統(tǒng)，例如基于到全球特征(例如全球定位坐標、經緯度等)的距離或方向指定位置的全球系統(tǒng)。在本地坐標系統(tǒng)中，位置可參考相對于目標結構定義的一個或更多已知位置或特征來指定。在第二坐標系統(tǒng)中，方位可通過與目標結構200特征的距離或方向指定。例如，方位可以通過與圖2所示飛行器機身210的前端的距離和方向指定。處理器214可以基于目標結構在第一坐標系統(tǒng)內的方位和取向以及目標結構200的電子表不確定第一坐標系統(tǒng)和第二坐標系統(tǒng)中方位之間的關系。圖2還顯示了布置在校準框架230中的便攜裝置234。例如，便攜裝置234可以是如圖I的便攜裝置120的便攜裝置，并且校準框架230可以是如圖I的校準框架150的校準框架。校準框架230可以放置在目標結構的第一坐標系統(tǒng)中的已知方位和取向處。校準框架230和本地方位檢測器202之間的空間關系可以是已知的。例如，校準框架230和本地方位檢測器可以放置在第一坐標系統(tǒng)內固定、已知位置處。校準框架230可能位于目標結構200上或目標結構200中，或者校準框架230可放置在其它位置，只要其方位和取向在本地目標坐標系統(tǒng)中定義。另外或可替換地，校準框架230可以包括本地方位檢測器202可檢測的一個或更多目標232，從而使本地定位系統(tǒng)能夠確定目標結構的第一坐標系統(tǒng)內 校準框架230相對于本地方位檢測器202的方位和取向。便攜裝置234可包括存儲器以存儲便攜裝置234的初始方位和取向。便攜裝置234的初始方位和取向可相對于第一坐標系統(tǒng)、第二坐標系統(tǒng)或這兩種坐標系統(tǒng)存儲。在特定實施例中，校準框架230的方位設定為第二坐標系統(tǒng)的起點方位。因此，校準框架230中的便攜裝置234的存儲器可初始設定為零，表示沒有自起點方位的移動。便攜裝置234也可包括一個或更多移動傳感器以檢測便攜裝置234的移動。例如，移動傳感器可包括一個或更多微機電系統(tǒng)(MEMS)，例如測量相對加速度和速度的傳感器裝置。由移動傳感器檢測的移動可由處理器214用來計算便攜裝置234被移動后的方位和取向。處理器214也可配置成在運動期間提供線性和旋轉位移的估計。在特定實施例中，處理器214位于便攜裝置234上。在其他實施例中，處理器214在便攜裝置234外部。處理器214可基于便攜裝置234的初始方位和取向(例如在校準框架230內)并基于由一個或更多移動傳感器檢測的便攜裝置234的移動確定目標結構200內或目標結構200附近計算的便攜裝置234的方位和取向。為說明，本地方位檢測器202可包括如激光裝置的視線檢測器。因此，本地方位檢測器202可能無法檢測到不在本地方位檢測器202視線內的目標結構200的各部分的位置，例如在機身210里面、在起落架艙(未示出)里面、在諸如機翼212或目標結構200的其它組件的障礙物后面的目標結構200的各部分的位置。因此，便攜裝置234可用來確定自本地定位檢測器202被遮擋的位置或目標222的放置累贅或不期望的位置。在這些情況下，測量將以便攜裝置234的初始方位和取向以及感測的便攜裝置234的相對運動為基礎。在操作中，為了收集或存儲關于目標結構200的特定位置的信息、識別在目標結構的特定位置的組件或為其它目的，便攜裝置234可由操作人員用來定位目標結構200的組件。為說明，試圖定位目標結構200的組件的操作人員可以在便攜裝置234或下載信息到便攜裝置234的計算裝置(未示出)處輸入識別組件的信息。組件的方位可以基于目標結構200的電子表示來確定。處理器214可以確定組件相對于目標結構200、相對于便攜裝置234的位置(例如在校準框架230內)或相對于可由操作人員容易識別的其他位置的方位。在特定實施例中，便攜裝置234包括操作人員界面以向操作人員提供關于組件位置的信息。例如，操作人員界面可包括顯示屏。顯示屏可向操作人員顯示關于方向、距離或到組件的方向、距離的信息。另外，操作人員界面可提供其它信息從而幫助操作人員定位組件。例如，操作人員界面可顯示組件的文本描述或組件的位置，或顯示圖解說明組件的照片或示圖，等等。操作人員界面可包括除顯示屏外或代替顯示屏的其它輸出裝置。例如，操作人員界面可包括適于表示到組件的方向 或距離的一個或更多表示器(例如光、活動箭頭等)。在另一示例中，操作人員界面可包括在組件的方向指示的指示器，如可見激光。在又一示例中，操作人員界面可包括一個或更多可聽或觸覺輸出裝置以表示到組件的方向或距離。為了說明，當操作人員將便攜裝置234帶到組件的預定距離內時，可觸發(fā)振動元件或蜂鳴器。預定距離可基于預期操作人員識別組件的容易程度來選擇。例如，預定距離可對于較小組件比對于較大組件更短(即更接近組件)。在另一示例中，當組件在視野中通常被另一組件遮擋(例如在面板后面)時，預定距離可能更短。為說明另一操作示例，操作人員可使用便攜裝置234收集或存儲方位數(shù)據(jù)。例如，在操作人員執(zhí)行檢查時，便攜裝置234可用來確保檢查的位置正確，或用來存儲檢測結果和正確的位置信息。為說明，便攜裝置234可由操作人員在非破壞性測試檢查期間攜帶。非破壞性測試的結果可以與來自便攜裝置234的輸出一起存儲，從而確保合適位置被測試，并使能隨后發(fā)現(xiàn)執(zhí)行測試的方位。在另一示例中，便攜裝置234可包括便攜測試裝置或攝像機或包括在便攜測試裝置或攝像機內，該便攜測試裝置或攝像機包括用來測試或檢查目標結構200的傳感器。在操作人員識別關注時，便攜裝置234可用來存儲位置和感測的數(shù)據(jù)。例如，操作人員可捕獲關注區(qū)域的數(shù)字圖像，并且關注區(qū)域的方位可與數(shù)字圖像一起存儲。為說明另一操作示例，便攜裝置234可以由操作人員用于幫助在目標結構200的特定位置識別組件。例如，便攜裝置234可包括操作人員可用來選擇特定方位的輸入。處理器214可確定接近特定方位的目標結構200的組件。輸入可以包括觸發(fā)器、按鈕或其他輸入裝置。在特定實施例中，便攜裝置234包括操作人員可操作的指示器以指向特定組件。例如，便攜裝置234可包括產生可見光束的激光裝置。操作人員可指向組件處的光束并選擇輸入以產生查詢。該查詢可請求關于組件的信息，例如組件的識別、組件的用途、有關組件的維護或裝配數(shù)據(jù)(如扭矩規(guī)格)或其任何結合。圖3是確定便攜裝置相對于目標結構的空間關系的方法的第一特定實施例的流程圖。該方法包括在302初始化便攜裝置。例如，便攜裝置可包括感測相對運動的裝置，例如圖I的便攜裝置120或圖2的便攜裝置234。初始化便攜裝置可包括確定便攜裝置相對于目標結構的位置。例如，便攜裝置可放置在校準框架中，校準框架如圖I的校準框架150或圖2的校準框架230。目標結構可包括可重定位結構或移動平臺，例如飛行器、航天器、水上交通工具、陸地交通工具；或例如建筑的其他結構。為說明，當便攜裝置處于校準框架中時，便攜裝置的存儲器中的移動數(shù)據(jù)可以被置零，表示便攜裝置在零位或起點位置。在另一說明性示例中，表示校準框架的方位和取向的其他值可存儲在便攜裝置的存儲器中。從而，便攜裝置的初始方位和取向可存儲在便攜裝置的存儲器中。該方法還包括在304檢測便攜裝置在目標結構內或目標結構上的移動。例如，便攜裝置可包括能夠檢測便攜裝置在目標結構內或目標結構上的移動的慣性傳感器或其它移動檢測傳感器。該方法還包括在306基于檢測的移動確定移動數(shù)據(jù)。例如，在便攜裝置包括慣性傳感器的情況下，由慣性傳感器檢測的運動可提供給便攜裝置的處理器以確定表示便攜裝置移動的方向、距離或其它信息。移動數(shù)據(jù)可存儲在便攜裝置的存儲器中或傳輸?shù)竭h程裝置以供存儲。該方法還包括在308至少部分基于方位數(shù)據(jù)和移動數(shù)據(jù)確定便攜裝置相對于目標結構的空間關系。例如，當移動數(shù)據(jù)表示在特定方向自初始方位的一百英尺的移動時，移動數(shù)據(jù)和初始方位數(shù)據(jù)可用來確定便攜裝置相對于目標結構的方位。圖4是確定便攜裝置相對目標結構的空間關系的方法的第二特定實施例的流程圖。該方法包括在402移動可重定位目標結構(例如飛行器、航天器、水上交通工具或陸地交通工具)到位。該方法還包括在404確定目標結構在本地坐標系統(tǒng)內的方位和取向。例如，在目標結構是飛行器時，方位和取向可包括本地坐標系統(tǒng)內飛行器的位置以及本地坐 標系統(tǒng)內飛行器的角度、方向、高度(elevation)等。該方法還可包括在406訪問存儲目標組件數(shù)據(jù)的存儲器。目標組件數(shù)據(jù)可以指定目標結構的組件在本地坐標系統(tǒng)中的位置。例如，目標組件數(shù)據(jù)可基于目標結構的一個或更多電子表示來確定。為說明，目標組件數(shù)據(jù)可基于包括關于目標結構特定組件方位的信息的目標結構的多個設計圖或竣工圖、目標結構的多個設計或竣工三維計算機化模型或其它電子表不來確定。該方法還可包括在408初始化便攜裝置。便攜裝置可適于由用戶在與目標結構交互期間攜帶，并且可基于便攜裝置的移動確定本地坐標系統(tǒng)中便攜裝置的方位和取向。例如，便攜裝置可包括圖I的便攜裝置120或圖2的便攜裝置234。在特定實施例中，初始化便攜裝置包括在410在便攜裝置的存儲器中存儲方位和取向數(shù)據(jù)。方位和取向數(shù)據(jù)可表示便攜裝置在本地坐標系統(tǒng)內的方位和取向。例如，方位和取向數(shù)據(jù)可表示在便攜裝置初始化時便攜裝置的初始或起始方位和取向(例如在校準框架內)。初始化便攜裝置還可包括在412接收目標組件數(shù)據(jù)，該目標組件數(shù)據(jù)指定目標結構的至少一個目標組件在本地坐標系統(tǒng)中的位置。目標組件可指代操作人員試圖定位的目標結構的組件。表示至少一個目標組件的位置的目標組件數(shù)據(jù)可以存儲在便攜裝置的存儲器中。該方法還可包括在414檢測便攜裝置在本地坐標系統(tǒng)內的移動。例如，便攜裝置可能在目標結構內被移動。此移動可以使用便攜裝置上裝載的慣性傳感器(例如微機電慣性傳感器)或其它移動檢測裝置來檢測。在特定實施例中，本地定位系統(tǒng)使用諸如激光定位系統(tǒng)的視線定位系統(tǒng)確定目標結構在本地坐標系統(tǒng)內的方位和取向。因此，目標結構內部的位置可能不易于確定，因為它們不在至本地定位系統(tǒng)的直接視線內。在這樣的實施例中，便攜裝置可以在沒有至本地定位系統(tǒng)的直接視線的情況下使用戶能夠確定便攜裝置或目標結構內目標組件的方位和取向。該方法還包括在416基于檢測到的移動確定移動數(shù)據(jù)。例如，移動數(shù)據(jù)可以基于檢測到的移動表示便攜裝置的移動方向、距離或時間。該方法還可包括在418至少部分基于在便攜裝置的初始化中確定的方位和取向數(shù)據(jù)并基于根據(jù)檢測到的移動確定的移動數(shù)據(jù)來確定便攜裝置相對于目標結構的空間關系。例如，確定空間關系可包括在420確定便攜裝置相對于目標結構的一個或更多組件的距離或方位，或便攜裝置相對于目標結構的坐標系統(tǒng)中定義的感興趣位置的距離或方位。為說明，當目標組件被識別并存儲在便攜裝置的存儲器中時，可確定從便攜裝置到目標組件的距離。在其它使用中，在沒有識別到目標組件的情況下，便攜裝置可以確定在目標結構中的位置，其中便攜裝置基于初始方位與取向數(shù)據(jù)以及移動數(shù)據(jù)被定位。
該方法可包括一個或更多其他動作，這取決于將由便攜裝置執(zhí)行的具體任務。例如，在便攜裝置用來識別目標結構的特定組件時，該方法可包括在422中在便攜裝置接收選擇特定方位(例如感興趣位置)的輸入。為說明，當用戶在目標結構內的時候，用戶可選擇觸發(fā)器、按鈕或其他輸入裝置以引起便攜裝置存儲與便攜裝置的當前方位和取向關聯(lián)的方位和取向數(shù)據(jù)。便攜裝置的特定方位可用于在424中搜索目標組件數(shù)據(jù)從而識別在與特定方位具有指定空間關系中的組件。例如，當用戶嘗試確定特定組件標識同時位于目標組件內時，用戶可以放置便攜裝置接近所討論的特定組件或與該特定組件接觸，并且可存儲便攜裝置的特定方位。目標組件數(shù)據(jù)可基于便攜裝置的方位被搜索，從而識別特定組件或識別接近特定方位的一組組件。在另一示例中，該方法可包括在426捕獲便攜裝置的方位處的數(shù)據(jù)。被捕獲的數(shù)據(jù)可包括例如與便攜裝置整合、耦合或關聯(lián)便攜裝置的傳感器所捕獲的數(shù)據(jù)。例如，便攜裝置可包括諸如數(shù)字圖像傳感器、熱傳感器、其他非破壞性測試傳感器或其任何結合的傳感器。傳感器可以捕獲便攜裝置的位置處的數(shù)據(jù)。在另一示例中，攜帶便攜裝置的用戶可攜帶能夠捕獲數(shù)據(jù)的獨立傳感器或感測裝置。被捕獲的數(shù)據(jù)可在428中被存儲，其與描述便攜裝置的方位的數(shù)據(jù)關聯(lián)。例如，用戶可以收集數(shù)據(jù)時向便攜裝置提供輸入從而存儲便攜裝置的方位。在另一示例中，當被捕獲的數(shù)據(jù)被捕獲或存儲時，便攜裝置可自動存儲方位。在430中，被捕獲的數(shù)據(jù)、方位數(shù)據(jù)或兩者可發(fā)送到遠程裝置以供分析。為說明特定使用，便攜裝置可由維護或裝配人員用來收集與目標結構關聯(lián)的非破壞性測試數(shù)據(jù)。非破壞性測試數(shù)據(jù)可由便攜裝置或其他裝置收集。非破壞性測試數(shù)據(jù)可以與便攜裝置確定的方位數(shù)據(jù)一起存儲，從而非破壞性測試數(shù)據(jù)被收集的位置被正確識別。在另一示例中，在檢查期間，當關注區(qū)域被識別時，與關注區(qū)域關聯(lián)的數(shù)字圖像或其它數(shù)據(jù)可能被捕獲并關聯(lián)描述關注區(qū)域方位的數(shù)據(jù)被存儲，并且數(shù)據(jù)被發(fā)送到遠程裝置以便分析。在又一示例中，該方法可包括在432基于便攜裝置相對于目標結構的空間關系和目標組件數(shù)據(jù)確定靠近便攜裝置的目標結構特定組件的識別。例如，當便攜裝置的用戶位于目標結構內并期望識別特定組件時，用戶可向便攜裝置提供表示在便攜裝置的預定空間關系內搜索組件的輸入。該搜索可包括便攜裝置存儲器的搜索或包括目標組件數(shù)據(jù)的遠程數(shù)據(jù)庫的搜索。例如，便攜裝置的方位可無線傳輸?shù)綄嵤┻h程數(shù)據(jù)庫搜索的遠程裝置。基于便攜裝置的位置、描述目標結構的數(shù)據(jù)和目標組件數(shù)據(jù)，可確定特定組件的識別。在又一示例中，該方法包括在434基于目標組件的識別選擇一個或更多閾值距離，以及在436當一個或更多閾值距離的一個被滿足時激活一個或更多表示器。例如，在初始化期間或便攜裝置使用期間目標組件被識別時，與目標組件關聯(lián)的一個或更多閾值距離可被識別?？苫诶缒繕私M件的位置、目標組件的大小或一般表示預期發(fā)現(xiàn)目標組件難易程度的其它信息來確定特定閾值距離。在特定實施例中，第一閾值距離用來激活第一表示器并且第二閾值距離用來激活第二表示器。例如，自目標組件開始便攜裝置在特定距離以上時第一閾值距離可能滿足。第一表示器可包括指示器或與便攜裝置關聯(lián)的其它表示器。第一表示器可被激活以表示自目標組件開始便攜裝置在第一閾值距離以上。第一表示器可提供到目標組件的方向、到目標組件的距離、有助于定位目標組件的其它信息(例如前往目標結構的特定可識別區(qū)域例如裝貨區(qū)的方向)或其任何結合的表示。第二閾值距離可表示自目標組件開始便攜裝置在第二距離內，并且第二表示器可在滿足第二閾值距離時被激活。第二閾值距離可能比第一閾值距離更靠近目標組件。為說明，在使用期間，第一閾值距離可表示便攜裝置在包括目標組件的隔室或其它封閉區(qū)域中，或接近該隔室或其它封閉區(qū)域。第二閾值距離可表示便攜裝置在預定距離內，例如臂長、指定數(shù)目的英尺或米，或相對靠近目標組件的另一距離。
圖5是確定便攜裝置相對于目標結構的空間關系的方法的第三特定實施例的流程圖。該方法包括在502校準本地定位系統(tǒng)(LPS)。例如，LPS可包括一個或更多方位檢測器，例如圖I的本地方位檢測器104或圖2的本地方位檢測器202。方位檢測器可與一個或更多目標交互以確定目標的位置。在特定實施例中，通過使至少一個方位檢測器測量位于已知位置的校準目標來校準LPS。校準目標可能位于與一位置(例如裝配或維護區(qū))關聯(lián)的坐標系統(tǒng)中定義的已知位置，或者位于與目標結構(例如飛行器)關聯(lián)的坐標系統(tǒng)的已知位置。在特定實施例中，便攜裝置包括慣性測量單元(MU)以檢測便攜裝置的移動并測量相對目標結構的方位。MU可能在兩個或更多操作模式的一個中操作，例如絕對模型506和相對模式530。該方法可包括在504確定操作模式。絕對模式506可用于點測量，例如以確定在LPS視線之外的目標位置的方位。例如，當MU用于絕對模式506時，該方法可包括在510放置MU在載體中。載體可以是便攜裝置或活動校準框架，例如圖I的校準框架150或圖2的校準框架230。載體可包括一個或更多LPS目標，例如圖I的目標位置152，其使LPS能夠確定載體的方位和取向。IMU和載體可移動到可見位置(即具有到LPS的本地定位裝置例如激光測量裝置的視線的位置)。如果可見位置相對接近目標位置，則可確定更準確的測量值。該方法還可包括在512通過使用LPS進行位置的測量從而確定可見位置處的IMU和載體的位置(例如MU和載體的方位和取向)?？梢娢恢锰嶮U的存儲器可被修改。例如在514由MU的慣性測量組件存儲的加速度和速度數(shù)據(jù)可被置零，并且IMU可開始捕獲移動數(shù)據(jù)。如果本地坐標方位和取向已知，那么本地定位系統(tǒng)不可見的位置也可使用。該方法可包括在516當IMU移動到目標位置時捕獲移動數(shù)據(jù)。當IMU處于目標位置時，MU的存儲器可再次被修改以存儲關于目標位置的信息。例如，存儲在IMU的慣性測量組件的加速度和速度數(shù)據(jù)可再次被置零。用戶可以在IMU提供輸入以表示已到達目標位置。為說明，用戶可選擇按鈕或其它輸入裝置以表示已到達目標位置。在將MU移動到目標位置時捕獲的移動數(shù)據(jù)可以被傳輸?shù)竭h程裝置，例如LPS的組件。在一實施例中，第一存儲器存儲涉及從載體將MU移動到目標位置的方位數(shù)據(jù)，并且第二存儲器存儲涉及從目標位置將MU移回載體的方位數(shù)據(jù)?？商鎿Q地，涉及從載體將MU移到目標位置的方位數(shù)據(jù)可在目標位置被置零，并由涉及從目標位置將IMU移回載體的方位數(shù)據(jù)代替。在518，IMU可返回到已知位置(例如已知方位和已知取向),例如載體。在520，可基于由MU存儲的方位數(shù)據(jù)計算目標位置的方位。計算過程取決于便攜裝置中使用的傳感器的類型。如果便攜裝置使用配備加速計和陀螺儀的IMU，則該過程可能涉及加速度數(shù)據(jù)的二重積分以產生相對方位偏移以及旋轉速度數(shù)據(jù)的積分從而產生角度偏移。此計算可能包括漂移補償調整，其使用已知方位和取向數(shù)據(jù)連同在運動序列開始和結束的已知零加速度和速度條件以在運動期間糾正傳感器漂移。如果在522將測量更多目標點，則該方法可以在514再次將IMU存儲器置零。當在522不再有要測量的目標點時，該方法在524終止。相對模式530可用作交互跟隨模式以使LPS的本地測量裝置基于IMU的移動指向IMU或指向另一位置。例如，相對模式530可包括在532移動IMU到起始位置。方位和取向數(shù)據(jù)可在起始位置處修改。例如，在534加速度和速度數(shù)據(jù)可被置零并且IMU的變換矩陣可設為單位矩陣。用戶可以在交互跟隨過程在LPS有效時移動IMU0例如，用戶可通過在MU提供輸入(例如通過選擇IMU上的按鈕)激活LPS的交互跟隨過程。交互跟隨過程可能使LPS的定位裝置移至IMU的模擬移動。交互跟隨過程可包括在536捕獲IMU處的運動數(shù)據(jù)并使用運動數(shù)據(jù)計算相對于起始位置的IMU的位置(例如方位和取向)。該方法還可包括在538發(fā)送方位偏移數(shù)據(jù)到遠程裝置，例如LPS的組件。例如，方位偏移數(shù)據(jù)可通過無線傳輸發(fā)送。遠程裝置可使用逆運動學計算裝置角度從而指向正跟隨IMU的定位裝置。該方法也可包括發(fā) 送命令到本地定位裝置的定位系統(tǒng)，從而使定位裝置基于IMU的運動指向。例如，在540遠程裝置可基于計算的裝置角度驅動搖動-傾斜(pan-tilt)單元至新角度。當該方法在542繼續(xù)時(例如在用戶繼續(xù)按下MU上的按鈕時)，該方法可返回536以捕獲另外的運動數(shù)據(jù)，并計算相對于先前位置的IMU方位。在沒有捕獲到另外的運動時，該方法在524終止。因此，絕對模式506可以使能不在LPS視線中的目標位置的測量。相對模式530可使能由LPS追蹤IMU的移動。絕對模式506、相對模式530或該兩者可連同本文公開的其他方法一起使用。例如，相對模式530可用于通過使LPS指向特定組件來指定待測量或待識別的特定組件。在另一示例中，絕對模式506可用來確定連同例如非破壞性測試數(shù)據(jù)的其它捕獲數(shù)據(jù)一起存儲的方位數(shù)據(jù)。在此公開的實施例的圖解說明意在提供各種實施例的結構的一般理解。該說明并不意在用作利用本文描述的結構或方法的設備和系統(tǒng)的所有元素和特征的完整描述。對于本領域技術人員來說，在瀏覽了本公開后許多其它實施例將是明顯的。其它實施例可以被利用并從本公開獲得，從而可以做出結構和邏輯替換和變化而不偏離本公開的范圍。例如，可以與圖中顯示順序不同的順序執(zhí)行方法步驟，或者可以省略一個或更多方法步驟。因此，本公開和附圖將視為說明性的而不是約束性的。此外，盡管特定實施例在此說明和描述，但應認識到被設計為實現(xiàn)相同或相似結果的任何后續(xù)安排都可替換所示的具體實施例。本公開意在覆蓋各實施例的所有后續(xù)調整或修改。對本領域技術人員，回顧此說明書后，以上實施例的組合與本文未詳細描述的其他實施例將是明顯的。提交本公開的摘要，但其并不用于解釋或限制權利要求的范圍或含義。另外，在前面詳細描述中，各種特征可以被成組或在單獨實施例中描述以使本公開流暢。本公開并不能理解為反映以下意圖要求保護的實施例需要比每個權利要求中的明確陳述更多的特征。相反，如下面權利要求所反映的，要求保護的主題可針對比任何公開實施例的全部特征少的特征。
權利要求
1.一種方法，包括 通過在便攜裝置的存儲器中存儲方位和取向數(shù)據(jù)初始化所述便攜裝置，所述方位和取向數(shù)據(jù)表示所述便攜裝置在與目標結構關聯(lián)的本地坐標系統(tǒng)內的方位和取向； 檢測 所述便攜裝置的移動； 基于檢測的移動確定移動數(shù)據(jù)；以及 至少部分基于所述方位與取向數(shù)據(jù)以及所述移動數(shù)據(jù)確定所述便攜裝置相對于所述目標結構的空間關系。
2.根據(jù)權利要求I所述的方法，其中初始化所述便攜裝置包括接收目標組件數(shù)據(jù)，所述目標組件數(shù)據(jù)指定所述目標結構的至少一個目標組件的所述本地坐標系統(tǒng)中的位置。
3.根據(jù)權利要求I或2所述的方法，進一步包含訪問存儲目標組件數(shù)據(jù)的存儲器，所述目標組件數(shù)據(jù)指定所述目標結構的組件在所述本地坐標系統(tǒng)中的位置，其中所述目標組件數(shù)據(jù)基于所述目標結構的一個或更多電子表示指定所述目標結構的所述組件的位置。
4.根據(jù)權利要求3所述的方法，其中確定所述便攜裝置相對于所述目標結構的所述空間關系包括確定所述便攜裝置相對于所述目標結構的所述一個或更多組件的方位和取向。
5.根據(jù)前述權利要求的任何一項所述的方法，進一步包含當所述空間關系在目標組件的第一閾值距離內時，激活所述便攜裝置處的第一表示器。
6.根據(jù)權利要求5所述的方法，進一步包含基于所述目標組件的識別選擇所述第一閾值距離。
7.根據(jù)權利要求5所述的方法，進一步包含當所述空間關系在目標組件的第二閾值距離內時，激活所述便攜裝置處的第二表示器，其中 所述第一閾值距離不同于所述第二閾值距離； 所述第一表示器不同于所述第二表示器；以及 所述第一表示器和所述第二表示器的至少一個表示到所述目標組件的方向或距離。
8.根據(jù)前述權利要求的任何一項所述的方法，其中所述目標結構是飛行器、航天器、水上交通工具和陸地交通工具中的一種。
9.根據(jù)前述權利要求的任何一項所述的方法，進一步包括 在所述便攜裝置接收選擇所述便攜裝置的特定方位的輸入；以及 搜索組件數(shù)據(jù)以識別具有到所述特定方位的指定空間關系的所述目標結構的一個或更多組件。
10.一種便攜裝置，包含 校準組件，所述校準組件與本地定位系統(tǒng)通信以確定所述便攜裝置在與目標結構關聯(lián)的本地坐標系統(tǒng)內的初始方位和取向； 至少一個移動傳感器，所述移動傳感器檢測所述便攜裝置的移動；以及 處理器，所述處理器基于所述便攜裝置在所述本地坐標系統(tǒng)內的所述初始方位和取向與檢測的所述便攜裝置的移動，確定所述便攜裝置在所述目標結構內的測量的方位。
11.根據(jù)權利要求10所述的便攜裝置，進一步包含所述處理器可訪問的存儲器，所述存儲器存儲指定所述目標結構的組件在所述本地坐標系統(tǒng)中的位置的目標組件數(shù)據(jù)； 其中所述處理器基于所述測量的方位和所述目標組件數(shù)據(jù)進一步確定所述便攜裝置到所述組件的至少一個的空間關系。
12.根據(jù)權利要求10或11所述的便攜裝置，進一步包含輸入裝置以接收輸入，所述輸入指定所述目標結構的所述組件的目標組件； 其中所述處理器基于所述測量的方位和所述目標組件數(shù)據(jù)確定關于所述便攜裝置和所述目標組件之間的空間關系的信息。
13.根據(jù)權利要求10-12的任何一項所述的便攜裝置，進一步包含適于指向目標組件的位置的指示器。
14.根據(jù)權利要求10-13的任何一項所述的便攜裝置，其中所述處理器確定當所述便攜裝置不在所述本地定位系統(tǒng)的視線內時所述便攜裝置的測量的方位和取向。
15.根據(jù)權利要求10-14的任何一項所述的便攜裝置，進一步包含傳感器以捕獲測量的方位處的數(shù)據(jù)，其中所述處理器存儲捕獲的數(shù)據(jù)以及描述測量的方位的數(shù)據(jù)。
16.根據(jù)權利要求15所述的便攜裝置，進一步包含接口以發(fā)送描述所述測量的方位的所述數(shù)據(jù)和所述捕獲的數(shù)據(jù)到遠程裝置。
17.根據(jù)權利要求10-16的任何一項所述的便攜裝置，其中所述至少一個移動傳感器包含一個或更多慣性傳感器。
18.—種定位系統(tǒng),包含 多個本地方位檢測器，用于確定第一坐標系統(tǒng)內目標結構上感興趣位置的方位和取向； 處理器，所述處理器基于所述第一坐標系統(tǒng)中所述目標結構的所述方位和取向并基于所述目標結構的一個或更多電子表示的至少一部分，確定所述目標結構的第二坐標系統(tǒng)；以及 便攜裝置，其包括 存儲器，以存儲所述第二坐標系統(tǒng)內所述便攜裝置的初始方位和取向； 至少一個移動傳感器，以檢測所述便攜裝置的移動；以及 處理器，以基于所述便攜裝置在所述第二坐標系統(tǒng)內的所述初始方位和取向并基于檢測的所述便攜裝置的移動確定所述目標結構內所述便攜裝置的測量的方位和取向。
19.根據(jù)權利要求18所述的系統(tǒng)，其中所述本地方位檢測器包含位于所述第一坐標系統(tǒng)內已知位置的激光裝置，所述激光裝置適于進行所述第一坐標系統(tǒng)內所述目標結構的方位和取向的測量。
20.根據(jù)權利要求18或19所述的系統(tǒng)，進一步包含校準框架，所述校準框架包括多個目標位置，其中來自所述激光裝置的測量數(shù)據(jù)用于基于所述校準框架的方位確定所述便攜裝置的所述初始方位和取向。
全文摘要
本發(fā)明提供一種定位系統(tǒng)和方法。特定便攜裝置包括校準組件，該校準組件與本地定位系統(tǒng)通信以確定便攜裝置在與目標結構關聯(lián)的本地定位系統(tǒng)內的初始方位和取向。便攜裝置還包括至少一個移動傳感器以檢測便攜裝置的移動。便攜裝置進一步包括處理器以基于便攜裝置在本地坐標系統(tǒng)內的初始方位和取向并基于檢測的便攜裝置的移動來確定便攜裝置的測量的方位和取向。
文檔編號G01C25/00GK102656425SQ201080057143
公開日2012年9月5日 申請日期2010年11月12日 優(yōu)先權日2009年12月17日
發(fā)明者G·E·喬格森, J·J·特洛伊, P·J·海倫布蘭德, S·W·李, W·P·默策 申請人:波音公司