專利名稱：用在測量和勘測應(yīng)用中的覘標(biāo)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉及用在測距(distance measuring )和勘測 (surveying)應(yīng)用中的覘標(biāo)(target),更具體而言，涉及這樣的反射 覘標(biāo)，其用于接收從勘測儀器一一諸如測距儀器一一發(fā)射的光束，并用 于將該光束反射向該勘測儀器。
背景技術(shù)：
勘測領(lǐng)域包括對未知位置的確定，或者使用從一個或多個位置采取 的角度和距離測量值來設(shè)置出(set out)已知坐標(biāo)。為了進(jìn)行這些測 量，經(jīng)常使用的勘測裝置或儀器是一種具有集成的距離和角度測量的所 謂全站儀型——即具有組合的電子、光學(xué)和計算機技術(shù)的——測距儀 器。全站儀還裝備有具有可寫信息的計算機或控制單元，用于待進(jìn)行的 測量并用于存儲在測量期間獲得的數(shù)據(jù)。優(yōu)選地，該全站儀計算覘標(biāo)在 固定的地基(ground-based)坐標(biāo)系中的位置。例如，在同一申請人的 WO 2004/057269中，更詳細(xì)地描述了這種全站儀。
當(dāng)在工地、海事(naval)工地、建筑(construction)工地或采 礦工地使用測距全站儀執(zhí)行測距或勘測任務(wù)時，經(jīng)常希望鎖定和追蹤特 定覘標(biāo),例如安裝于地面準(zhǔn)備機械(ground preparing machine )的特 定覘標(biāo)。從而，就有可能執(zhí)行任務(wù)諸如追蹤地面準(zhǔn)備機械，或測量到 該機械的距離。所述覘標(biāo)或反射器單元可以，例如，被安裝在運栽工具
(vehicle)的頂部上。
在現(xiàn)有技術(shù)中，有數(shù)種不同的反射器或覘標(biāo)構(gòu)造，例如角隅棱鏡
(corner cube prism )。角隅棱鏡將入射光束沿相反的方向反射回去， 即使入射角度相對傾斜。此外，在US 6, 185, 055中，示出了一種360 度反射器。該反射器包括一些這樣的三棱鏡，它們被布置為覆蓋平面內(nèi) 360度的角域。
但是，經(jīng)常希望確保測量儀器識別和鎖定正確的覘標(biāo)。當(dāng)在具有多 覘標(biāo)的工作場所或在處于高反射性的困難環(huán)境中的工作場所運作時，這具有特別的重要性。因此，在本領(lǐng)域中，需要一種這樣的、用在測距和 勘測應(yīng)用中的覘標(biāo)，所述覘標(biāo)能夠接收從測量儀器發(fā)射的光束，并以可 靠的方式將該光束反射向該測量儀器，同時該測量儀器可以確保反射光 是從正確的覘標(biāo)接收的。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個目的是，獲得一種覘標(biāo)，其能夠接收從測量儀 器發(fā)射的光束，并以可靠的方式將該光束反射向該測量儀器，同時它能 夠為該測量儀器提供覘標(biāo)識別功能。
本發(fā)明的這個和其他目的是借助于具有在獨立權(quán)利要求中限定的 特征的反射覘標(biāo)來實現(xiàn)的。本發(fā)明的優(yōu)選實施方案由從屬權(quán)利要求表 征。
為了清楚，本說明書中使用的術(shù)語"測量儀器"指代一種具有集成 的距離和角度測量一一 即具有組合的電子、光學(xué)和計算機技術(shù)一_的測 距儀器。這種儀器給出了到覘標(biāo)的距離以及垂直和水平方向，由此所述
距離是對著(against)目標(biāo)(object)或反射器而測量的。
根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了 一種用在測量和勘測應(yīng)用中的覘標(biāo)。 該覘標(biāo)包括基元件(base element);至少一個布置于該基元件的反 光區(qū)域；以及識別單元，該識別單元包括至少一個發(fā)光元件陣列，該 發(fā)光元件陣列適于發(fā)出具有預(yù)定特性——其指示所述覘標(biāo)的身份 (identity)——的信號；并且其中，所述至少一個反光區(qū)域和所述至 少一個發(fā)光元件陣列被軸向?qū)ΨQ地布置于所述基元件。所述至少一個反 光區(qū)域和所述至少一個發(fā)光元件陣列關(guān)于所述基元件的中軸線軸向?qū)?稱地布置，所述中軸線是垂直的或縱向的，即，基本垂直于發(fā)光器件陣 列所在的平面。
因此，本發(fā)明基于以下理念將用于測距和追蹤的被動覘標(biāo)元件和 用于識別的主動覘標(biāo)元件組合成單個覘標(biāo)。所發(fā)射的信號的預(yù)定特性被 確定，以使它可以被用來確定特定覘標(biāo)的身份。由于這一事實，就有可 能在同一工作區(qū)域或場地使用數(shù)個覘標(biāo)，因為儀器被鎖定到錯誤覘標(biāo)的 風(fēng)險可以顯著降低。從而，可以獲得一種能夠?qū)崿F(xiàn)快速和可靠的覘標(biāo)辨 識(recognition)和追i 宗能力的覘才示。該主動識別確保了該測量儀器
5識別和鎖定正確的覘標(biāo)。當(dāng)在處于高反射性的困難環(huán)境中的工作場所以 及在使用多個覘標(biāo)的工作場所運作時，這具有特別的重要性。
根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種用于在包括至少一個測量儀器 和至少 一個覘標(biāo)的測量和勘測系統(tǒng)中確定覘標(biāo)身份的方法，所述覘標(biāo)包
括基元件；至少一個布置于該基元件的反光區(qū)域，所述至少一個反光 區(qū)域被布置為反射在以平面內(nèi)基本360度的角域入射的光束；以及被布 置于該基元件的識別單元。所述方法包括從該識別單元發(fā)出具有預(yù)定 特性一_其指示覘標(biāo)的身份一一的信號；在該測量單元處接收所述信 號；以及使用所接收的信號的預(yù)定特性，在測量裝置中確定該覘標(biāo)的身 份。
在測量或勘測操作期間，例如，測量儀器可以， 一在檢測器處接收 到覘標(biāo)發(fā)送的信號，就依據(jù)所檢測到的信號的特性來接收或拒絕該覘 標(biāo)。換言之，所述儀器可以基于所接收到的信號的特性來確定該覘標(biāo)的 身份。當(dāng)檢測到可接受的覘標(biāo)時，該儀器將鎖定該覘標(biāo)，并開始執(zhí)行勘 測操作諸如測距操作或追蹤操作。
在本發(fā)明的實施方案中，所述覘標(biāo)包括軸向?qū)ΨQ地布置于所述基元 件的兩個發(fā)光元件陣列以及一個反光區(qū)域，或者軸向?qū)ΨQ地布置于所述 基元件的一個發(fā)光元件陣列以及兩個反光區(qū)域。在其他實施方案中，可 以有，例如，以軸向?qū)ΨQ方式布置的五個具有發(fā)光器件的陣列以及兩個 具有發(fā)光區(qū)域的區(qū)域，或反之。
根據(jù)本發(fā)明的另一個實施方案，提供了一種測量和勘測系統(tǒng)，該系 統(tǒng)包括至少一個根據(jù)本發(fā)明第一方面的覘標(biāo)，以及至少一個測量儀器。 所述測量儀器適于發(fā)射光束；從所述覘標(biāo)接收反射光；檢測從所述覘 標(biāo)發(fā)射的具有預(yù)定特性一一其識別所述覘標(biāo)一一的信號；以及通過使用 該預(yù)定特性來確定所述覘標(biāo)的身份。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案，所述至少一個反光區(qū)域被布置為反射 以平面內(nèi)基本360度的角域入射的光束；
在本發(fā)明的一個實施方案中，所述識別單元包括至少一個發(fā)光元件 陣列，該發(fā)光元件陣列適于發(fā)射具有預(yù)定特性的光。
根據(jù)本發(fā)明的又一個實施方案，所述至少一個反射區(qū)域以及所述至 少一個發(fā)光元件陣列,皮周向地且旋轉(zhuǎn)對稱地(rotationalsymmetrically)布置于所述基元件。
在本發(fā)明的又一個實施方案中，所述至少一個反光區(qū)域以及所述發(fā) 光元件陣列被周向地且同軸地布置于所述基元件。從而，確保了所述儀 器在就測量儀器而言的同一視線中將總是具有至少一個反射區(qū)域和至 少一個發(fā)光元件。
根據(jù)本發(fā)明的又一些實施方案，所述信號包括用預(yù)定頻率對該信號 的調(diào)制。
在一個優(yōu)選實施方案中，至少一個發(fā)光元件陣列包括發(fā)光二極管。 此外，所述發(fā)光二極管可以是用特定預(yù)定頻率調(diào)制的紅外光發(fā)光二 極管。
在一個實施方案中，所述至少一個發(fā)光元件陣列被周向地布置，以 使光束可以以平面內(nèi)基本36 0度的角域被發(fā)射。
在本發(fā)明的一個實施方案中，所述至少一個反光區(qū)域包括施加于基 元件的反射箔。
在另外一個實施方案中，所述至少一個反光區(qū)域包括至少一個反射
棱鏡o
在本發(fā)明的一個實施方案中，所述識別單元包括RF單元，該RF單 元包括適于發(fā)送用特定頻率調(diào)制的RF信號的發(fā)送器(transmitter), 其中，測量儀器能夠借助于所接收到的RF信號來確定覘標(biāo)的身份。
根據(jù)本發(fā)明的實施方案，通過檢測從覘標(biāo)處的多個發(fā)射器一一例如 發(fā)光器件陣列一一發(fā)出的光，可以在追蹤器單元一一例如智能型全站儀 ——處確定該占見標(biāo)的旋轉(zhuǎn)位置(rotational position )。該占見標(biāo)發(fā)射器 首先發(fā)射全向(o咖i-directional)同步信號。跟隨該同步信號，從預(yù) 定發(fā)射器開始，每個發(fā)射器被一次一個地或成組地依次激活。通過在追 蹤器單元處檢測所發(fā)射的光，并確定何時檢測到來自覘標(biāo)的最強信號 (振幅)，可以確定在該同步信號的時間和來自個體發(fā)射器的最強信號 的時間之間的時間差。從這一信息，可以計算出該覘標(biāo)在追蹤器單元已 知的坐標(biāo)系中的旋轉(zhuǎn)位置(它的參考方向)。
在一個優(yōu)選實施方案中，來自至少兩個發(fā)射器的所檢測到的振幅被 用于確定該覘標(biāo)的旋轉(zhuǎn)位置。使用不是僅一個，而是兩個或更多個所檢 測到的振幅，當(dāng)確定在該坐標(biāo)系中的覘標(biāo)旋轉(zhuǎn)位置時提供了改善的準(zhǔn)確
7度。接著，通過在相鄰發(fā)射器檢測到的振幅之間進(jìn)行插值
(interpolating),獲得該覘標(biāo)的改善的旋轉(zhuǎn)準(zhǔn)確度。
適宜地，該同步信號可以被編碼(調(diào)制)，以指示發(fā)出該同步信號 的覘標(biāo)的身份。
根據(jù)本發(fā)明的用于覘標(biāo)追蹤系統(tǒng)的主動覘標(biāo)包括圍繞該覘標(biāo)周向 布置的多個發(fā)射器諸如發(fā)光二極管；以及用于在兩個相繼階段(phase ) 中激活發(fā)射器的控制電路，其中第一階段包括同步信號的發(fā)射，而第二 階段包括從參考方向(參考發(fā)射器)開始的、發(fā)射器的依次激活。在第 二階段期間，每個發(fā)射器被激活一段預(yù)定時間。
從結(jié)構(gòu)和運作方法兩方面表征本發(fā)明的特征，連同本發(fā)明的目的和 益處，在下述結(jié)合附圖的描述中將更好地被理解。可以明確地理解，附 圖是為了圖示和說明的目的，而并不意在限制本發(fā)明的范圍。通過結(jié)合 附圖閱讀下文的描述，本發(fā)明獲得的這些和其他目的，以及本發(fā)明提供 的益處，將更為充分明晰。


在下文的詳細(xì)描述中，將參考附圖，在附圖中 圖1圖示了根據(jù)本發(fā)明的覘標(biāo)的一個實施方案； 圖2圖示了根據(jù)本發(fā)明的覘標(biāo)的另一個實施方案； 圖3圖示了根據(jù)本發(fā)明的覘標(biāo)的又一個實施方案； 圖4圖示了根據(jù)本發(fā)明的覘標(biāo)的再一個實施方案； 圖5圖示了根據(jù)本發(fā)明的覘標(biāo)的更一個實施方案； 圖6圖示了根據(jù)本發(fā)明的覘標(biāo)的又一個實施方案；
具體實施例方式
在下文中，將參考附圖，對本發(fā)明的實施方案進(jìn)行描述。 首先參考圖1，將描述根據(jù)本發(fā)明的反射覘標(biāo)的第一實施方案。根 據(jù)本發(fā)明的該反射覘標(biāo)特別地適合用在測距和勘測應(yīng)用中，并且適于接 收從例如勘測裝置一一諸如測距儀器一一發(fā)射的光束，并適于將該光束 反射向該勘測儀器。所述測量儀器可以是全站儀或測地儀器。全站儀是 一種具有集成的距離和角度測量一一即具有組合的電子、光學(xué)和計算機垂直 和水平方向，由此，所述距離是對著所述覘標(biāo)的反射表面而測量的。優(yōu)
選地，該全站儀計算覘標(biāo)在固定的地基坐標(biāo)系中的位置。但是，如本領(lǐng) 域普通技術(shù)人員容易地認(rèn)識到的，應(yīng)注意，根據(jù)本發(fā)明的覘標(biāo)可以與其 他類型的借助于所發(fā)射的光束來測量距離的測距或追蹤儀器一起使用。
如圖1所示，反射覘標(biāo)1包括基元件2，該基元件2可以被附接至 桿3。該桿3可以被安裝于運載工具諸如地面準(zhǔn)備機械。替代性地，該 基元件2可以被直接安裝于目標(biāo)例如運栽工具。在本實施方案中，基元 件2具有圓形的橫截面，即，在垂直于覘標(biāo)l縱向軸線的平面內(nèi)具有圓 形橫截面。但是，如普通技術(shù)人員認(rèn)識到的，以及如從詳細(xì)描述中明顯 看出的，也可以設(shè)想該橫截面的其他形狀。例如，該覘標(biāo)的才黃截面可以 是八角形(octagonal )、橢圓形、或可以具有任何其他適合于意向目的 的形狀。
此外，根據(jù)本發(fā)明的這一實施方案，反射覘標(biāo)l包括第一反射區(qū)域 4和第二反射區(qū)域5。在這一實施方案中，第一反射區(qū)域4和第二反射 區(qū)域5包括附接于基元件2的反射箔。所述反射區(qū)域4和5被周向地布 置于基元件2，以使從測量儀器(未示出)發(fā)出的、以平面內(nèi)基本360 度的角域入射的光束被反射回該測量儀器。從而，該反射覘標(biāo)可以起到 全方位(al卜round)反射器的作用。所述至少一個反光區(qū)域和所述至 少一個發(fā)光元件陣列被關(guān)于所述基元件的中軸線軸向?qū)ΨQ地布置，所述 中軸線是垂直的或縱向的，即，基本垂直于從發(fā)光裝置發(fā)射的光的發(fā)射 方向，如圖所示。所述中軸線基本平行于桿3。如圖l所示，第一反射 區(qū)域4在垂直方向上被布置在兩個發(fā)光器件6a、 6b陣列上方，而第二 反射區(qū)域5以軸向?qū)ΨQ方式布置在發(fā)光器件6a、 6b陣列下方。
此外，反射覘標(biāo)l包括識別單元，該識別單元在這一實施方案中包 括發(fā)光元件陣列，該發(fā)光元件陣列適于發(fā)射具有至少一種預(yù)定波長的 光。在另一個實施方案中，該識別單元包括RF單元，該RF單元包括適 于發(fā)送用特定頻率調(diào)制的RF信號的發(fā)送器，其中，測量儀器能夠借助 于所接收的RF信號來確定該覘標(biāo)的身份。
在一個優(yōu)選實施方案中，發(fā)光元件是適于發(fā)射例如約780nm波長的 紅外光的發(fā)光二極管(LED) 6a、 6b。進(jìn)一步，所述二極管可以適于發(fā)射例如處于電磁諳的可見區(qū)內(nèi)的光。發(fā)光元件6a、 6b陣列被周向地布置， 以使光束可以以平面內(nèi)基本360度的角域被發(fā)射。因此，不論覘標(biāo)l的 方位如何，光束都可以從覘標(biāo)l發(fā)射，并被測量儀器接收。在這一實施 方案中，發(fā)光二極管6a、 6b被布置在由二極管6a構(gòu)成的第一行和由二 極管6b構(gòu)成的第二行中。
另外，所述覘標(biāo)可以包括用于控制該發(fā)光元件的控制電路(未示 出)，以及用于向該控制電路和該發(fā)光元件供能的電源(未示出)。所述 控制電路可操作以激活LED。
根據(jù)實施方案，反射區(qū)域4和5以及發(fā)光元件陣列6被旋轉(zhuǎn)對稱地 且同軸地布置于基元件2。
此外，發(fā)光二極管(LED) 6a、 6b發(fā)射具有預(yù)定特性的光，從而允 許測量儀器通過分析所接收的光的特性而在鎖定和追蹤覘標(biāo)1之前識 別覘標(biāo)l。在一個實施方案中，所述預(yù)定特性包括從紅外LED6a、 6b 發(fā)射的光是用預(yù)定頻率調(diào)制的。這可以被覘標(biāo)1的操作員(operator) 控制，例如，被安裝有覘標(biāo)l的運載工具的操作員控制。替代性地，所 述發(fā)光元件的激活周期和/或調(diào)制可以被該控制電路控制。
根據(jù)實施方案，可以使用多于一種的頻率，例如，第一行LED 6a 可以被用第一頻率調(diào)制，而第二行LED 6b可以,皮用第二頻率調(diào)制。
在操作中，測量儀器通過檢測器接收從LED 6a、 6b——其被用識 別該特定覘標(biāo)1的特定頻率調(diào)制一一發(fā)射的光束。所述儀器將依據(jù)所檢 測到的ID來拒絕或接受覘標(biāo)1。當(dāng)檢測到可接受的覘標(biāo)時，所述儀器 將使用鎖定系統(tǒng)鎖定一個或多個反射區(qū)域。在一個實施方案中，具有八 種不同頻率，因此允許了八種不同的覘標(biāo)ID信道(channel),據(jù)此， 可以在同 一 區(qū)域或工地?zé)o干涉地同時使用多個覘標(biāo)。如普通技術(shù)人員所 理解的，可以有多于或少于八種頻率，因而允許多于或少于八種不同的 覘標(biāo)ID信道。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖2，將討論根據(jù)本發(fā)明的覘標(biāo)的另一個實施方案。反射 覘標(biāo)10包括可以附接至一個桿(未示出)的基元件12。該桿可以被安 裝于運載工具諸如地面準(zhǔn)備機械。替代性地，該基元件12可以被直接 安裝于目標(biāo)例如運載工具。在這一實施方案中，基元件12具有圓形橫 截面，即，在垂直于覘標(biāo)IO縱向軸線的平面內(nèi)具有圓形橫截面。但是，如普通技術(shù)人員認(rèn)識到的，以及如從詳細(xì)描述中明顯看出的，也可以設(shè) 想該橫截面的其他形狀。例如，該覘標(biāo)的橫截面可以是八角形、或橢圃 形、或可以具有任何其他適合于意向目的的形狀。
此外，根據(jù)本發(fā)明的這一實施方案，反射覘標(biāo)10包括反射區(qū)域14。 在這一實施方案中，反射區(qū)域14包括附接于基元件12的反射箔。反射 區(qū)域14被周向地布置于基元件12,以使從測量儀器(未示出)發(fā)射的、 以平面內(nèi)基本360度的角域入射的光束被反射回該測量儀器。因此，該 反射覘標(biāo)可以起到全方位反射器的作用。
此外，反射覘標(biāo)10包括識別單元，該識別單元在這一實施方案中 包括適于發(fā)射具有至少一種預(yù)定波長的光的第一發(fā)光元件16a、 16b陣 列和第二發(fā)光元件17a、 17b陣列。在一個優(yōu)選實施方案中，發(fā)光元件 是適于發(fā)射例如約780nm的紅外光的發(fā)光二極管16a、 16b和17a、 17b。 發(fā)光元件陣列16a、 16b和17a、 17b被周向地布置，以使光束可以以平 面內(nèi)基本360度的角域被發(fā)射。因此，不論覘標(biāo)10的方位如何，光束 都可以從覘標(biāo)10發(fā)射，并被測量儀器接收。在這一實施方案中，第一 LED 16a、 16b陣列包括第一行LED 16a和第二行LED 16b。第二陣列 17a、 17b包括第一行LED 17a和第二行LED 17b。根據(jù)實施方案，反射 區(qū)域14和發(fā)光元件16a、 16b、 17a、 17b陣列被旋轉(zhuǎn)對稱地且同軸地布 置于基元件12。
此外，發(fā)光二極管(LED) 16a、 16b、 17a、 17b發(fā)射具有預(yù)定特性 的光，從而允許測量儀器通過分析所接收的光的特性而在鎖定和追蹤覘 標(biāo)IO之前識別覘標(biāo)IO。在一個實施方案中，所述預(yù)定特性包括從紅 外LED 16a、 16b、 17a、 17b發(fā)射的光是用預(yù)定頻率調(diào)制的。這可以被 覘標(biāo)10的操作員控制，例如，被安裝有覘標(biāo)10的運栽工具的操作員控 制。在另一個實施方案中，每個陣列的第一行LED 16a、 17a被用第一 頻率調(diào)制，而每個陣列的第二行LED 16b、 17b被用第二頻率調(diào)制。
在運作中，根據(jù)第二實施方案的覘標(biāo)如根據(jù)第一實施方案的覘標(biāo)那 樣運作。
如圖2所示，反射區(qū)域14在垂直方向上以軸向?qū)ΨQ方式布置在發(fā) 光器件16a、 16b陣列和發(fā)光器件17a、 17b陣列之間。
現(xiàn)在參考圖3，將討論根據(jù)本發(fā)明的覘標(biāo)的又一個實施方案。反射
ii覘標(biāo)20包括可以附接至一個桿(未示出)的基元件22。該桿可以被安 裝于運載工具諸如地面準(zhǔn)備機械。替代性地，該基元件22可以被直接 安裝于目標(biāo)例如運載工具。在這一實施方案中，基元件22具有圓形橫 截面，即，在垂直于覘標(biāo)20縱向軸線的平面內(nèi)具有圓形橫截面。但是， 如普通技術(shù)人員認(rèn)識到的，以及如從詳細(xì)描述中明顯看出的，也可以設(shè) 想該橫截面的其他形狀。例如，該覘標(biāo)的橫截面可以是八角形、或橢圓 形、或可以具有任何其他適合于意向目的的形狀。
此外，根據(jù)本發(fā)明的這一實施方案，反射覘標(biāo)20包括第一反射棱 鏡24a、 24b陣列，該反射棱鏡陣列包括第一行棱鏡24a和第二行反射 棱鏡24b。進(jìn)一步，所述反射覘標(biāo)包括第二反射棱鏡25a、 25b陣列， 該反射棱鏡陣列包括第一行棱鏡25a和第二行反射棱鏡25b。所述反射 棱鏡24a、 24b、 25a、 25b被周向地布置于基元件20,以使從測量儀器 (未示出)發(fā)射的、以平面內(nèi)基本360度的角域入射的光束被反射回該 測量儀器。從而，該反射覘標(biāo)可以起到全方位反射鏡的作用。
此外，反射覘標(biāo)20包括識別單元，該識別單元在這一實施方案中 包括發(fā)光元件26a、 26b陣列，該發(fā)光元件陣列適于發(fā)射預(yù)定波長的光。 在一個優(yōu)選實施方案中，發(fā)光元件是適于發(fā)射例如約780mn的紅外光的 發(fā)光二極管26a、 26b。發(fā)光元件26a、 26b陣列被周向地布置，以使光 束可以以平面內(nèi)基本360度的角域被發(fā)射。因此，不論覘標(biāo)20的方位 如何，光束都可以從覘標(biāo)20發(fā)射，并被測量儀器接收。在這一實施方 案中，LED 26a、 26b陣列包括第一行LED 26a和第二行LED 26b。根據(jù) 實施方案，反射棱鏡24a、 24b、 25a、 25b陣列和發(fā)光元件26a、 26b陣 列被旋轉(zhuǎn)對稱地且同軸地布置于基元件22。
此外，發(fā)光二極管(LED) 26a、 26b發(fā)射具有預(yù)定特性的光，從而 允許測量儀器通過分析所接收的光的特性而在鎖定和追蹤覘標(biāo)20之前 識別覘標(biāo)20。在一個實施方案中，所述預(yù)定特性包括從紅外LED26a、 26b發(fā)射的光是用預(yù)定頻率調(diào)制的。這可以被覘標(biāo)20的操作員控制， 例如，被安裝有覘標(biāo)20的運載工具的操作員控制。在另一個實施方案 中，所述陣列的第一行LED26a被用第一頻率調(diào)制，而所述陣列的第二 行LED 26b被用第二頻率調(diào)制。
在運作中，根據(jù)第三實施方案的覘標(biāo)如根據(jù)第一實施方案的覘標(biāo)那樣運作。
現(xiàn)在參考圖4，將討論根據(jù)本發(fā)明的覘標(biāo)的又一個實施方案。反射覘標(biāo)30包括基元件32,該基元件32可以被安裝于運載工具諸如地面準(zhǔn)備機械。在這一實施方案中，基元件32具有圓形橫截面，即，在垂直于覘標(biāo)30縱向軸線的平面內(nèi)具有圓形橫截面。但是，如普通技術(shù)人員認(rèn)識到的，以及如從詳細(xì)描述中明顯看出的，也可以i殳想該橫截面的其他形狀。例如，該覘標(biāo)的橫截面可以是八角形、或橢圓形、或可以具有任何其他適合于意向目的的形狀。
此外，根據(jù)本發(fā)明的這一實施方案，反射覘標(biāo)30包括第一反射棱鏡34陣列。進(jìn)一步，該反射覘標(biāo)30包括第二反射棱鏡35陣列。所述反射棱鏡34和35被周向地布置于基元件32,以使從測量儀器(未示出)發(fā)射的、以平面內(nèi)基本360度的角域入射的光束被反射回該測量儀器。從而，該反射覘標(biāo)可以起到全方位反射鏡的作用。
此外，該反射覘標(biāo)30包括識別單元，該識別單元在這一實施方案中包括發(fā)光元件36陣列，該發(fā)光元件陣列適于發(fā)射預(yù)定波長的光。在一個優(yōu)選實施方案中，該發(fā)光元件是適于發(fā)射例如約780nm的紅外光的發(fā)光二極管36。該發(fā)光元件36陣列被周向地布置，以使光束可以以平面內(nèi)基本360度的角域被發(fā)射。因此，不論覘標(biāo)30的方位如何，光束都可以從覘標(biāo)30發(fā)射，并被測量儀器接收。此外，發(fā)光二極管(LED)36發(fā)射具有預(yù)定特性的光，從而允許測量儀器通過分析所接收的光的特性而在鎖定和追蹤覘標(biāo)30之前識別覘標(biāo)30。在一個實施方案中，所述預(yù)定特性包括從紅外LED 36發(fā)射的光是用預(yù)定頻率調(diào)制的。這可以被覘標(biāo)30的操作員控制，例如，被安裝有覘標(biāo)30的運載工具的操作員控制。
在運作中，根據(jù)第四實施方案的覘標(biāo)如根據(jù)第一實施方案的覘標(biāo)那樣運作。
在圖5中示出了又一個實施方案。覘標(biāo)50包括基元件52;第一反射區(qū)域，其包括附接至基元件52的反射箔54;第二反射區(qū)域，其包括附接至基元件52的反射箔55;以及發(fā)光二極管56陣列。所述反射區(qū)域54和55以及發(fā)光元件56陣列旋轉(zhuǎn)對稱地且同軸地布置于基元件52。在運作中，這一實施方案如上述覘標(biāo)實施方案那樣運作。
13在圖6中示出了再一個實施方案，覘標(biāo)60包括基元件62;第一反射區(qū)域，其包括附接至基元件62的第一反射棱鏡64陣列；第二反射區(qū)域，其包括附接至基元件62的反射棱鏡64;以及發(fā)光二極管66陣列。所述反射棱鏡64陣列和所述發(fā)光元件66陣列被旋轉(zhuǎn)對稱地且同軸地布置于基元件62。在運作中，這一實施方案如上述覘標(biāo)實施方案那樣運作。
如普通技術(shù)人員所認(rèn)識到的，對上文給出的實施方案有數(shù)個可設(shè)想的替代性實施方案。例如，所述發(fā)光元件的特性也可以包括不同的波長，即，所述發(fā)光元件可以適于發(fā)射具有不同波長的光。因此，借助于所發(fā)射光的頻率調(diào)制和/或波長，可以識別特定的覘標(biāo)。才艮據(jù)又一個實施例，覘標(biāo)可以既包括反射棱鏡又包括反射箔。
雖然已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的示例性實施方案，但是對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員明顯的是，可以對本說明書中描述的發(fā)明做出許多改變、修改或更改。因此，應(yīng)理解，本發(fā)明的上述描述以及附圖應(yīng)被視為本發(fā)明的非限制性實施例，而保護范圍由所附的專利權(quán)利要求限 定。
權(quán)利要求
1.一種用在測量和勘測應(yīng)用中的反射覘標(biāo)，包括基元件；至少一個布置于所述基元件的反光區(qū)域，所述至少一個反光區(qū)域被布置為反射以平面內(nèi)基本360度的角域入射的光束；識別單元，其被布置于所述基元件，并包括至少一個發(fā)光元件陣列，該發(fā)光元件陣列適于發(fā)射具有預(yù)定特性——其指示所述覘標(biāo)的身份——的信號；并且其中所述至少一個反光區(qū)域和所述至少一個發(fā)光元件陣列關(guān)于所述基元件的中軸線軸向?qū)ΨQ地布置。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的覘標(biāo)，其中所述覘標(biāo)包括軸向?qū)ΨQ地布 置于所述基元件的至少兩個發(fā)光元件陣列以及一個反光區(qū)域，或者軸向 對稱地布置于所述基元件的至少兩個發(fā)光元件陣列以及兩個反光區(qū)域。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的覘標(biāo)，其中所述至少一個反射區(qū)域 以及所述發(fā)光元件陣列被周向地且旋轉(zhuǎn)對稱地布置于所述基元件。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l、 2或3所述的覘標(biāo)，其中所述至少一個至少一 個發(fā)光元件陣列被周向地布置，以使光束可以以平面內(nèi)基本360度的角 域被發(fā)射。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1-4所述的覘標(biāo)，其中所述至少一個反光區(qū)域和 所述發(fā)光元件陣列被同軸地布置于所述基元件。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1-5所述的覘標(biāo)，其中所述信號的所述預(yù)定特性 包括用預(yù)定頻率對所述信號的調(diào)制。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l-6所述的覘標(biāo)，其中所述至少一個發(fā)光元件陣 列包括發(fā)光二極管。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1-7所述的覘標(biāo)，其中所述至少一個反光區(qū)域包 括反射箔。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1-8所述的覘標(biāo)，其中所述至少一個反光區(qū)域包 括至少一個反射棱鏡陣列。
10. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的覘標(biāo)，其中所述覘標(biāo)與測量 儀器一起使用。
11. 一種測量和勘測系統(tǒng)，其包括至少一個根據(jù)前述權(quán)利要求1-9中任一項所述的覘標(biāo)，以及至少一個測量儀器，所述測量儀器適于發(fā) 射光束；從所述覘標(biāo)接收反射光；檢測從覘標(biāo)發(fā)射的、具有預(yù)定特性一 一其識別所述覘標(biāo)一一的信號；以及通過使用所述預(yù)定特性來確定所述 覘標(biāo)的身份。
12. —種用于在測量和勘測系統(tǒng)中確定覘標(biāo)身份的方法，所述系統(tǒng) 包括至少一個測量儀器和至少一個覘標(biāo)，所述覘標(biāo)包括基元件；至少 一個布置于所述基元件的反光區(qū)域，所述至少一個反光區(qū)域被布置為反 射以平面內(nèi)基本360度的角域入射的光束；以及布置于所述基元件的識 別單元，所述方法包括從所述識別單元發(fā)射具有預(yù)定特性一一其指示所述覘標(biāo)的身份一 一的信號；在所述測量單元處接收所述信號；以及使用所述所接收的信號的所述預(yù)定特性，在測量裝置中確定所述覘 標(biāo)的身份。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述發(fā)射步驟包括 用預(yù)定頻率對該信號進(jìn)行調(diào)制。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種在測距和勘測應(yīng)用中與測量儀器一起使用的覘標(biāo)。該覘標(biāo)包括基元件；至少一個布置于所述基元件的反光區(qū)域，所述至少一個反光區(qū)域被布置為反射以平面內(nèi)基本360度的角域入射的光束；以及識別單元，其被布置于所述基元件，并適于發(fā)射具有預(yù)定特性的信號，其中所述預(yù)定特性可以被用來識別該覘標(biāo)。
文檔編號G01C15/06GK101680759SQ200780053146
公開日2010年3月24日 申請日期2007年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月30日
發(fā)明者A·烏特貝克, J·凱倫, U·伯格 申請人:特林布爾公司