测地定位系统技术方案

本发明专利技术提供了测地定位系统。本发明专利技术涉及一种用于借助于指向目标点（Ａ）的视距尺（１）来确定所述目标点的位置的测地定位系统，该测地定位系统包括：倾斜传感器（２ａ），其用于产生与视距尺（１）的倾角（α）相关的倾角信号（ａ）；和定位件，特别是反射器（３）或卫星信号天线（４）。借助于定位装置，特别是自动跟踪视距仪（８）或卫星信号评估单元（１２），可以检测定位件（３；４）的位置（Ｂ）。本发明专利技术设置有触发装置（５ａ），该触发装置（５ａ）与倾斜传感器（２）和定位装置（８；１２）可传输信号地连接，且被配置为，只要倾角信号（ａ）对应于处于给定倾角范围（α↓［ｍａｘ］）内的倾角（α），就将用于检测定位件（３；４）的实际位置（Ｂ）的触发信号（ｂ）发送给所述定位装置（８；１２），特别是通过发送信号（ｃ）来发送。所述触发信号（ｂ）与加权信息相关，该加权信息取决于给定倾角范围（α↓［ｍａｘ］）的中值（α↓［０］）与倾角（α）之差，其中求出检测到的多个实际位置（Ｂ）的加权平均值。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的测地定位系统，该测地定位系统用于借助于可以朝向目标点的视距尺来确定该目标点的位置。
技术介绍
例如，US 5,512,905 A公开了这样一种定位系统。其中描述的视距尺系统包括一视距尺，该视距尺可定位在特别是处于地面上的目标点上且其上端装配有定位件，该定位件可具有反射器或卫星信号天线的形式。此外，视距尺上附接有用于检测视距尺的倾角的双轴倾斜传感器和用于检测该双轴倾斜传感器的方位的方向传感器(更具体地为罗盘)。从对如借助视距仪或卫星信号而确定的定位件的位置的了解、从视距尺的倾角、从双轴倾斜传感器的方位以及从视距尺的长度，对目标点的位置进行矢量确定。由此，可以省去在常规系统中需要的对视距尺的垂直对准。然而，所描述的系统的缺点在于需要知道视距尺的方位。利用单个卫星信号天线是无法定方位的，因而必须采用方向传感器，主要是昂贵的磁罗盘系统或者具有若干天线的昂贵卫星定位系统。然而，因为这种系统复杂、易受干扰且对于测地来说不够精确，并且在干扰磁场的地方(特别是铁磁体附近)无法工作，在屏蔽区域也无法工作，所以这种系统在测地上的适用性有限。利用所描述的系统无法实现优于1厘米到2厘米的定位精度。在US 6,067,046 A中，描述了一种具有视距尺的测地定位系统，该系统设置有GPS天线和球形水准仪或管形水准仪。使用者通过读取水准仪来使得视距尺朝向为垂直指向地面上的目标点。只要使用者认为视距尺的朝向足够垂直，他就通过按压按钮来触发检测实际GPS值。然而，这一传统处理过程存在本质上的缺点。视距尺是否垂直对准是由使用者来判定的，因而是纯主观性的，且可能导致不同的结果。另外，仅获得单个值，该值可能对应于恰由GPS天线确定的位置或者对应于在视距尺可能不垂直对准的情况下的触发检测前的时段内确定的位置的平均值。在这两种情况下都无法避免误确定。在US 5,929,807 A中，公开了一种借助于GPS视距尺进行定位的方法和装置，其中既不需要倾斜传感器，也不需要方向传感器。GPS视距尺的一端置于目标点上且在保持其所述端与目标点之间的接触的同时由测量员绕目标点摆动。在视距尺摆动的同时，借助于安装在视距尺的另一端上的GPS天线来检测多个位置点。由于视距尺的所述另一端在摆动时在虚拟球面上移动，所以检测到的位置点位于以目标点为中心的虚拟球面上，从而可通过微积分(例如，数学最小二乘分析)根据多个所检测到的位置点推导出视距尺绕其摆动的目标点。然而，如果希望高精度地定位目标点以用于测地，则必须在所有三个坐标上都高精度地确定位置点，而因为在卫星定位系统中固有的是垂直定位精度大大低于水平定位精度，所以这种系统能够提供这种性能的可能性有限。视距尺的约20度倾角的摆动产生仅约为3厘米至4厘米的垂直定位精度。为了以优于1厘米的精度确定球心从而确定目标点，对于通常约两米长的视距尺，应以90度的摆角进行摆动，从而会形成半球。但出于人机工程学的原因这几乎是不可实现的，因此采用所述方法不能获得优于1厘米的定位精度。在US 2003/0058164 A1中提出了对上述问题的解决方案，其中，在视距尺上另外附接一倾斜传感器，并使得在摆动时检测到的位置点各自与视距尺的对应倾角相关联。由此获得的额外量使得能够提高定位精度。JP 2002/022443 A描述了一种基本与US 5,929,807 A中的方法相对应的方法。只是代替GPS天线，采用可由视距仪指向的反射器作为定位件。US 5,929,807 A、US 2003/0058164 A1以及JP 2002/022443 A中描述的方法和装置共同的缺点是，需要进行大量单次测量，并必须通过复杂的计算来处理对目标点的计算确定结果，该结果是经所述大量单次测量得出的。一方面，因为测量员在一定时期内要摆动视距尺，所以这是费时的且不适合于人机工程学。另一方面，评估需要高计算量。因为在没有根据定位件(特别是GPS天线或反射器)获得的位置数据进行复杂的数学运算的情况下无法确定目标点的位置，所以所描述的方法在实时测量时需要操纵例如GPS或视距仪评估单元的用于评估位置数据的单元，或者需要进行复杂的数据后处理。问题首先出现在模块化的系统中，在模块化的系统中针对各种配置下的各种测量采用不同的模型。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种用于确定目标点的位置的高精度测地视距尺定位系统并改进现有技术公知的视距尺定位系统，所述高精度测地视距尺定位系统适合于人机工程学、结构简单、模块化且便宜，而且该定位系统在必要时还可以在无法获得无地磁场干扰时在基本上避免测量错误的情况下工作。本专利技术的这一目的是通过独立权利要求中的特征部分的技术特征来实现的。本专利技术的另选或优选方式的改进技术特征记载在从属权利要求中。本专利技术的用于确定目标点的位置的测地定位系统包括可朝向目标点的视距尺，该视距尺优选地是直长的，另选地还可能是略微弯曲或有角度的，并且可能为单件或多件的、长度固定或长度可变的、任何类型的视距尺、标杆或追踪杆(rover rod)。通常，这种视距尺的长度约为2米。朝目标点的定向通常是手动操作，其中将视距尺的下端、尤其是尖端置于主要位于地面上的目标点上，接着通过将视距尺绕目标点摆动来实现对视距尺的垂直对准。然而，也可以在不与目标点直接接触的情况下使视距尺朝所述目标点定向，例如通过采用标杆三角架，使得视距尺在朝目标点定向的同时保持悬空。定位件、特别是反射器或卫星信号天线附接到视距尺上，特别是附接到视距尺的与指向目标点的端部相对的端部。所述定位件用作借助定位装置进行位置测量的参考件。在一个可能实施方式中，所述定位件由光学可指向目标标记构成、特别是瞄准靶或者诸如三棱镜或五棱镜或直角双棱镜的反射器构成。这里采用置于远处的视距仪作为可利用激光束指向目标标记以使可至少相对于视距仪确定目标标记的位置的定位装置。视距仪优选地是能够以待机模式连续指向目标标记的自动跟踪仪器。代替视距仪，也可以采用诸如常规经纬仪、视频经纬仪、全站仪或水准仪的其他光学测绘仪器作为定位装置，从而根据本专利技术，所有能够通过光学检测目标标记而确定目标位置的所有定位装置均被视为视距仪。在第二可能实施方式中，定位件由用于接收卫星信号(特别是GPS、GLONASS或伽利略卫星信号)的卫星信号天线构成。在这种情况下，定位装置是用于评估卫星信号的单元，该单元设在视距尺上、通过有线或无线信号通信而与卫星信号天线连接、并能够通过评估接收到的卫星信号来检测卫星信号天线的位置。该卫星信号评估单元例如直接安装在视距尺上，或者通过携带拉带或背包而带在测量员的身上。在视距尺上设置有用于检测所述视距尺相对于垂直轴线的倾角的倾斜传感器。在现有技术中倾斜传感器已知有不同的形式。例如可以采用如下摆式系统，在该摆式系统中利用光电二极管或编码光栅扫描装置光学地或利用例如差分电容器电容性地检测阻尼摆体的位置，或者可以采用如下的液体系统，在该液体系统中通过光学、电容性或电阻性装置来感测气泡在球形水准仪或管形水准仪中的位置或者反射液体的表面的位置。倾斜传感器直接地或间接地产生与视距尺的倾角在时间上紧密关联的倾角信号，该倾角信号具体地可以是可变电压、可变电阻或可变电容的形式。甚至也可以是玻璃纤维导引的光信号。根本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于确定目标点（Ａ）的位置的测地定位系统，该测地定位系统包括：视距尺（１），其可朝所述目标点（Ａ）定向；倾斜传感器（２ａ；２ｂ；３ｃ），其在必要时可拆卸地设置在所述视距尺（１）上，用于产生与所述视距尺（１）的倾角（α）相 关的倾角信号（ａ）；定位件，其设置在所述视距尺（１）上，特别是反射器（３）或卫星信号天线（４）；定位装置（８；１２），其能够根据所述倾角信号（ａ）来捕捉所述定位件（３；４）的位置（Ｂ），所述测地定位系统的特征在于具有 ：触发装置（５ａ；５ｂ；５ｃ），该触发装置（５ａ；５ｂ；５ｃ）与所述倾斜传感器（２）和所述定位装置（８；１２）可传输信号地连接，并适于使得：只要所述倾角信号（ａ）对应于处于给定倾角范围（α↓［ｍａｘ］）内的倾角（α），就将所发出用以 捕捉所述定位件（３；４）的实际位置（Ｂ）的触发信号（ｂ）发送给所述定位装置（８；１２）。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿拉斯泰尔格林，于尔根鲁克的舍尔，约瑟夫施特罗尔，拉尔夫布劳恩，斯特凡西贝尔，
申请(专利权)人：莱卡地球系统公开股份有限公司，
类型：发明
国别省市：CH[瑞士]