点目标空间测距定位装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术点目标空间测距定位装置及方法涉及空间定位技术领域，目的在于提供一种既能够定向又能够定距的点目标空间测距定位装置。本发明专利技术包括：驱动装置、激光器组、感光计时装置和同步装置；激光器组在驱动装置的驱动下能够绕预设转轴以角速度ω转动；激光器组能够发射出第一激光平面、第二激光平面和第三激光平面；第一激光平面与第二激光平面相互平行；第三激光平面与预设转轴呈β夹角；位于第三激光平面上、过第三激光平面与预设转轴的交点、且垂直于预设转轴的直线与第一激光平面呈α夹角；感光计时装置用于设置在待定位点目标处；在激光器组旋转的过程中，感光计时装置能够分别记录自身被三个激光平面扫过的时刻t1、t2和t3。

Point target space ranging positioning device and method

The invention relates to a point target space ranging positioning device and a method, which relates to the space positioning technology field, and aims at providing a point target space ranging positioning device capable of orienting and fixing distance. The invention comprises a driving device, laser group, photosensitive timing device and a synchronous device; the laser group can rotate around the shaft to the preset angular velocity rotation driven by the driving device; the laser group can emit the first laser plane, second plane and the third plane laser laser laser laser; first plane and the second plane parallel to each other; the third laser the plane with a preset rotating shaft is located in the beta angle; third laser plane, third laser plane and preset shaft intersection, and perpendicular to the axis of the straight line and the first preset laser plane is alpha angle; light timing device for setting the target to be positioned in the laser group; in the process of rotation, the photosensitive device capable of timing were recorded by three its laser plane sweep time of T1, T2 and t3.

【技术实现步骤摘要】
点目标空间测距定位装置及方法
本专利技术涉及一种点空间定位

技术介绍
空间定位系统有着很悠久的历史，从古代的“牵星术”到近代的经纬仪直至现代的GPS，诸多的方法、技术和设备不断的被专利技术和创造出来，定位精度越来越高，测量速度越来越快，设备成本越来越低，这都充分体现了人类的智慧和专利技术创造能力。其中，目前常用于室内小空间高精度快速定位的技术包括光学影像识别定位技术、超声波测距定位技术、无线电测距定位技术、激光扫描定位技术等。这些技术都有各自的优点和局限性。比如超声波测距虽然成本很低，但测距定位精度也相对比较低，而且容易被干扰，且速度慢。又比如光学影像识别定位技术精度高、速度快，但数据计算量巨大，需要强大的计算机来处理，导致系统成本居高不下。再比如无线电测距定位，目前用于室内的有UWB、iBeacons、wifi，等多种，但都存在定位精度低的问题。而现有的激光扫描定位技术虽然精度高、速度快、成本相对较低，但对于单个空间点目标都只能测向，无法测距，只有对已知形状的刚体上的多个点同时测量，才能计算出距离和位置，而且其计算方法比较复杂，所需计算量比较大，应用起来不方便，不利于技术普及。比如HTCVive虚拟现实系统所使用的Lighthouse定位技术，基本原理就是利用定位基站对定位空间内横竖两个方向定时扫射激光平面，在被测物体上安置感光测试点，通过测量激光扫射到达的时间，计算出被测点相对于基站的方向，进而通过在被测物体上设置多个这样的测试点，来计算出被测物体的位置。目前也有对激光扫描定位技术方法的改进，比如使用V形激光光束来替代平面激光光束，可以实现单个方向扫描即可测向，但还不能实现测距，没有根本解决现有激光扫描定位技术的缺点。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种既能够定向又能够定距的点目标空间测距定位装置，能够对点目标实现精确定位。本专利技术一方面提供一种点目标空间测距定位装置，包括：驱动装置、激光器组、感光计时装置和同步装置；所述激光器组在所述驱动装置的驱动下能够绕预设转轴以角速度ω转动；所述激光器组能够发射出第一激光平面、第二激光平面和第三激光平面；所述第一激光平面与所述第二激光平面相互平行，且分别距所述预设转轴m/2处与所述预设转轴平行；所述第三激光平面与所述预设转轴呈β夹角，β不等于90°；位于所述第三激光平面上、过所述第三激光平面与所述预设转轴的交点、且垂直于所述预设转轴的直线与所述第一激光平面呈α夹角；所述感光计时装置用于设置在待定位点目标处；当所述第一激光平面和所述第二激光平面的对称面旋转到特定角度时，所述同步装置令所述感光计时装置计该时刻为0时刻；在所述激光器组绕所述预设转轴转动的过程中，所述感光计时装置能够分别记录所述第一激光平面扫过所述待定位点目标的时刻t1、所述第二激光平面扫过所述待定位点目标的时刻t2、以及所述第三激光平面扫过所述待定位点目标的时刻t3。优选地，所述同步装置包括检测装置和同步信号发送装置；所述感光计时装置包括：感光装置、计时装置和同步信号接收装置；所述检测装置的信号输出端与所述同步信号发送装置的信号输入端相连；所述同步信号接收装置的信号输入端与所述同步信号发送装置的信号输出端相连；所述感光装置的信号输出端、所述同步信号接收装置的信号输出端分别与所述计时装置的信号输入端相连。优选地，所述激光器组包括：分别垂直于所述预设转轴的第一激光器、第二激光器和第三激光器；所述第一激光器用于发射第一激光平面，所述第二激光器用于发射所述第二激光平面，所述第三激光器用于发射所述第三激光平面。优选地，所述激光器组包括：分别平行于所述预设转轴的第一激光器、第二激光器和第三激光器；还包括：反射镜；所述反射镜用于改变所述第一激光器、所述第二激光器和所述第三激光器三个激光器发射的激光平面的方向，以分别得到所述第一激光平面、第二激光平面和所述第三激光平面。优选地，还包括旋转支架；所述旋转支架在所述驱动装置的驱动下能够绕所述预设转轴以角速度ω转动，所述第一激光器、所述第二激光器和所述第三激光器分别与所述旋转支架固定连接。优选地，所述激光器组包括：单个或多个激光器和分光镜；单个或多个所述激光器发射的激光通过所述分光镜后能够被分出所述第一激光平面、所述第二激光平面和所述第三激光平面。本专利技术所提供的点目标空间测距定位装置采用了两个平行激光面扫描测距的原理，再结合第三个倾斜激光面同步扫描，可以实现对单个空间点目标的测距和定位，解决了现有激光扫描定位技术对于单个点目标只能测向，不能测距的难题。本专利技术另一方面提供了一种点目标空间测距定位方法，使用上述点目标空间测距定位装置，包括如下步骤：S01：启动驱动装置，所述激光器组在所述驱动装置的驱动下转动；S02：当所述对称面旋转到所述特定角度时，所述同步装置令所述感光计时装置计该时刻为0时刻；S03：所述第一激光面扫过所述感光计时装置，与此同时所述感光计时装置记录该时刻为t1；S04：所述第二激光面扫过所述感光计时装置，与此同时所述感光计时装置记录该时刻为t2；S05：所述第三激光面扫过所述感光计时装置，与此同时所述感光计时装置记录该时刻为t3；S06：以所述第三激光平面与预设转轴的交点为原点，以预设转轴为Z轴，以0时刻所述对称面所在平面为X轴所在平面，建立坐标系，并计算待测定点目标在所述坐标系中的坐标为：X＝(m/(2*sin(ω(t2-t1)/2)))*cos(((t1+t2)/2)*ω)Y＝(m/(2*sin(ω(t2-t1)/2)))*sin(((t1+t2)/2)*ω)Z＝(m/(2*sin(ω(t2-t1)/2)))*sin(ω*(t3-(((t1+t2)/2)+(α/ω))))/tanβ并计算所述待定位点目标距所述原点的距离为：L＝sqrt((m/(2*sin(ω(t2-t1)/2)))*(m/(2*sin(ω(t2-t1)/2)))+((m/(2*sin(ω(t2-t1)/2)))*sin(ω*(t3-(((t1+t2)/2)+(α/ω))))/tanβ)*((m/(2*sin(ω(t2-t1)/2)))*sin(ω*(t3-(((t1+t2)/2)+(α/ω))))/tanβ))。本专利技术所提供的点目标空间测距定位方法无需求解复杂的空间坐标方程，只需计算基本的三角函数就能获得待定位点目标的坐标值，大幅降低了计算难度。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。图1为本专利技术点目标空间测距定位装置的立体结构示意图；图2为基于本专利技术点目标空间测距定位装置所建立的坐标系；图3为本专利技术点目标空间测距定位装置的俯视图；图4为本专利技术点目标空间测距定位装置在平行于所述第三激光面的视角下的示意图。附图标记：1-驱动装置2-旋转支架3-激光器组31-第一激光器311-第一激光平面32-第二激光器321-第二激光平面33-第三激光器331-第三激光平面4-同步装置5-对称面具体实施方式下面将结合附图对本专利技术技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种点目标空间测距定位装置，其特征在于，包括：驱动装置、激光器组、感光计时装置和同步装置；所述激光器组在所述驱动装置的驱动下能够绕预设转轴以角速度ω转动；所述激光器组能够发射出第一激光平面、第二激光平面和第三激光平面；所述第一激光平面与所述第二激光平面相互平行，且分别距所述预设转轴m/2处与所述预设转轴平行；所述第三激光平面与所述预设转轴呈β夹角，β不等于90°；位于所述第三激光平面上、过所述第三激光平面与所述预设转轴的交点、且垂直于所述预设转轴的直线与所述第一激光平面呈α夹角；所述感光计时装置用于设置在待定位点目标处；当所述第一激光平面和所述第二激光平面的对称面旋转到特定角度时，所述同步装置令所述感光计时装置计该时刻为0时刻；在所述激光器组绕所述预设转轴转动的过程中，所述感光计时装置能够分别记录所述第一激光平面扫过所述待定位点目标的时刻t1、所述第二激光平面扫过所述待定位点目标的时刻t2、以及所述第三激光平面扫过所述待定位点目标的时刻t3。

【技术特征摘要】
1.一种点目标空间测距定位装置，其特征在于，包括：驱动装置、激光器组、感光计时装置和同步装置；所述激光器组在所述驱动装置的驱动下能够绕预设转轴以角速度ω转动；所述激光器组能够发射出第一激光平面、第二激光平面和第三激光平面；所述第一激光平面与所述第二激光平面相互平行，且分别距所述预设转轴m/2处与所述预设转轴平行；所述第三激光平面与所述预设转轴呈β夹角，β不等于90°；位于所述第三激光平面上、过所述第三激光平面与所述预设转轴的交点、且垂直于所述预设转轴的直线与所述第一激光平面呈α夹角；所述感光计时装置用于设置在待定位点目标处；当所述第一激光平面和所述第二激光平面的对称面旋转到特定角度时，所述同步装置令所述感光计时装置计该时刻为0时刻；在所述激光器组绕所述预设转轴转动的过程中，所述感光计时装置能够分别记录所述第一激光平面扫过所述待定位点目标的时刻t1、所述第二激光平面扫过所述待定位点目标的时刻t2、以及所述第三激光平面扫过所述待定位点目标的时刻t3。2.根据权利要求1所述的点目标空间测距定位装置，其特征在于，所述同步装置包括检测装置和同步信号发送装置；所述感光计时装置包括：感光装置、计时装置和同步信号接收装置；所述检测装置的信号输出端与所述同步信号发送装置的信号输入端相连；所述同步信号接收装置的信号输入端与所述同步信号发送装置的信号输出端相连；所述感光装置的信号输出端、所述同步信号接收装置的信号输出端分别与所述计时装置的信号输入端相连。3.根据权利要求1所述的点目标空间测距定位装置，其特征在于，所述激光器组包括：分别垂直于所述预设转轴的第一激光器、第二激光器和第三激光器；所述第一激光器用于发射第一激光平面，所述第二激光器用于发射所述第二激光平面，所述第三激光器用于发射所述第三激光平面。4.根据权利要求1所述的点目标空间测距定位装置，其特征在于，所述激光器组包括：分别平行于所述预设转轴的第一激光器、第二激光器和第三激光器；还包括：反射镜；所述反射镜用于改变所述第一激光器、所述第二激光器和所述第三激光器三个激光器发射的激光的方向，以分别得到所述第一激光平面、所述第二激光平面和所述第三激光平面。...

【专利技术属性】
技术研发人员：王磊，
申请(专利权)人：王磊，
类型：发明
国别省市：广东,44