專(zhuān)利名稱(chēng)：位置參照傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總地涉及ー種位置參照傳感器和/或用于操作位置參照傳感器的方法。更具體地，本發(fā)明的實(shí)施方案涉及ー種位置參照傳感器，其朝向固定到一個(gè)或更多個(gè)對(duì)象的一個(gè)或更多個(gè)逆向反射(retro-reflective)目標(biāo)引導(dǎo)來(lái)自航海船舶的脈沖激光的垂直扇形光束，并且探測(cè)被所述ー個(gè)或更多個(gè)逆向反射目標(biāo)反射的激光。該位置參照傳感器形成這樣的動(dòng)態(tài)定位系統(tǒng)的一部分，該動(dòng)態(tài)定位系統(tǒng)通過(guò)分析被該位置參照傳感器探測(cè)到的反射激光來(lái)確定航海船舶相對(duì)于所述ー個(gè)或更多個(gè)對(duì)象的位置。
背景技術(shù)：
希望能夠連續(xù)地確定航海船舶相對(duì)于ー個(gè)或更多個(gè)其他對(duì)象(諸如另一航海船舶或固定平臺(tái))的位置，動(dòng)態(tài)定位系統(tǒng)可以用于該目的。一種動(dòng)態(tài)定位系統(tǒng)包括安裝在航海船舶上的位置參照傳感器，圖I和圖2分別是位置參照傳感器10在水平平面和垂直平面的操作的示意圖。位置參照傳感器10包括光學(xué)組件12，其封裝在安裝于航海船舶14上的殼體中。光學(xué)組件12包括生成激光的垂直扇形光束18的脈沖激光設(shè)備16及相關(guān)聯(lián)的光學(xué)器件。殼體和封裝的光學(xué)組件12圍繞大致垂直軸20連續(xù)地旋轉(zhuǎn),如旋轉(zhuǎn)線(xiàn)24圖示地所示的,或者可替換地，圍繞大致垂直軸振蕩，以順序地、重復(fù)地朝向逆向反射目標(biāo)22引導(dǎo)激光的垂直扇形光束18，逆向反射目標(biāo)22在水平方向上間隔開(kāi)并且被固定到一個(gè)或更多個(gè)對(duì)象。光學(xué)組件12還包括被安放為與脈沖激光設(shè)備16及其相關(guān)聯(lián)的光學(xué)器件相鄰的光電探測(cè)器26及相關(guān)聯(lián)的光學(xué)器件。光電探測(cè)器26及相關(guān)聯(lián)的光學(xué)器件隨脈沖激光設(shè)備16旋轉(zhuǎn)，并且光電探測(cè)器26探測(cè)被所述ー個(gè)或更多個(gè)逆向反射目標(biāo)22反射的激光28。 在操作中，該動(dòng)態(tài)定位系統(tǒng)基于所發(fā)射的并且被反射的激光的飛行時(shí)間來(lái)從光學(xué)組件12(因此，從航海船舶14)確定每個(gè)逆向反射目標(biāo)22的范圍。該動(dòng)態(tài)定位系統(tǒng)還可以基于當(dāng)反射激光28被光電探測(cè)器26探測(cè)到時(shí)光學(xué)組件12的旋轉(zhuǎn)位置來(lái)確定相對(duì)于每個(gè)逆向反射目標(biāo)22的方位(bearing)。該范圍和方位數(shù)據(jù)都用于確定航海船舶14相對(duì)于逆向反射目標(biāo)22 (因此，一個(gè)或更多個(gè)對(duì)象)的位置。航海船舶14經(jīng)受由主要海況引起的縱搖、橫搖和垂蕩運(yùn)動(dòng)(heave motion)。因?yàn)榧す夤馐?8在垂直方向上成扇形散開(kāi)(B卩，發(fā)散)，所以很可能的是，如果發(fā)生縱搖、橫搖和垂蕩，則垂直扇形光束18將射入(strike) —個(gè)或更多個(gè)逆向反射目標(biāo)22。然而，光束發(fā)散通常限于光束中心線(xiàn)CL以上和以下大約±8° (圖2)?；诨剞D(zhuǎn)儀的運(yùn)動(dòng)傳感器和受監(jiān)視的傾斜機(jī)構(gòu)因此用于改變光學(xué)組件12 (因此，激光的垂直扇形光束18)的垂直傾斜角，以進(jìn)ー步補(bǔ)償航海船舶14的縱搖和橫搖運(yùn)動(dòng)。受監(jiān)視的傾斜機(jī)構(gòu)通常能夠在水平面以上和以下傾斜±20°。即使具有上述位置參照傳感器10，也很可能的是，如果存在航海船舶14的大的縱搖、橫搖或垂蕩運(yùn)動(dòng)，則逆向反射目標(biāo)22中的ー個(gè)或更多個(gè)可能移出激光的垂直扇形光束18的照射場(chǎng)。因此，很可能的是，位置參照傳感器可能被致使不能操作，即使只是暫時(shí)性地。因此，存在對(duì)用于航海船舶的、補(bǔ)償航海船舶的縱搖、橫搖或垂蕩運(yùn)動(dòng)的改進(jìn)的位置參照傳感器的需求。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供ー種包括光學(xué)組件的位置參照傳感器，所述光學(xué)組件包括脈沖激光設(shè)備，所述脈沖激光設(shè)備用于發(fā)射激光；透鏡裝置，所述透鏡裝置包括透鏡鏡頭，所述透鏡鏡頭用于生成所述脈沖激光設(shè)備所發(fā)射的激光的垂直扇形光束(vertically fanned beam);以及
光電ニ極管，所述光電ニ極管包括用于探測(cè)被逆向反射目標(biāo)反射的激光的多個(gè)光電探測(cè)器，入射在每個(gè)光電探測(cè)器上的反射激光的水平是可被單獨(dú)探測(cè)的；所述位置參照傳感器還包括用于改變所述光學(xué)組件的傾斜角的致動(dòng)器，所述致動(dòng)器是基于入射在每個(gè)光電探測(cè)器上的反射激光的水平可自動(dòng)控制的。逆向反射目標(biāo)的理想位置是在激光的垂直扇形光束的垂直中心處，以使得在包括所述位置參照傳感器的航海船舶的縱搖、橫搖或垂蕩運(yùn)動(dòng)的情況下，該逆向反射目標(biāo)將保持在垂直扇形光束的照射場(chǎng)中。入射在每個(gè)光電探測(cè)器上的反射激光的水平可以用于確定逆向反射目標(biāo)相對(duì)于垂直扇形光束的中心線(xiàn)的垂直位置，并且可以如此控制致動(dòng)器來(lái)改變光學(xué)組件的傾斜角，以使得逆向反射目標(biāo)基本上被定位在垂直扇形光束的中心處，并且使得反射激光可以被光電ニ極管探測(cè)到。透鏡鏡頭有利地使垂直扇形光束的輸出信號(hào)幅度的一致性最大，從而進(jìn)一步改進(jìn)致動(dòng)器所提供的自動(dòng)傾斜角控制。本說(shuō)明書(shū)中所使用的術(shù)語(yǔ)“脈沖激光設(shè)備”意圖包括被以任何合適的方式操作以使得其輸出幅度隨時(shí)間改變的激光設(shè)備。本文所使用的術(shù)語(yǔ)“脈沖激光設(shè)備”因此可以包括其輸出強(qiáng)度被以任何合適的方式調(diào)制的激光設(shè)備。所述調(diào)制可以例如為交替“開(kāi)”和“關(guān)”時(shí)間段的形式或者符合合適的空號(hào)比，諸如50 50空號(hào)比。所述光學(xué)組件可操作來(lái)將入射在每個(gè)光電探測(cè)器上的反射激光轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的模擬電壓信號(hào)，并且該對(duì)應(yīng)的模擬電壓信號(hào)的幅值通常指示入射在該特定光電探測(cè)器上的反射激光的水平。各個(gè)模擬電壓信號(hào)可以被處理來(lái)提供位置反饋控制信號(hào)。例如，所述位置參照傳感器可以形成動(dòng)態(tài)定位系統(tǒng)的一部分，并且各個(gè)模擬電壓信號(hào)因此可以被該動(dòng)態(tài)定位系統(tǒng)處理。用于使所述光學(xué)組件傾斜的致動(dòng)器因此可以是基于位置反饋控制信號(hào)可自動(dòng)控制的。分立的光電探測(cè)器可以為垂直布置陣列的形式。一個(gè)或更多個(gè)光電探測(cè)器通常位于該垂直布置陣列的中心處，并且致動(dòng)器可以可自動(dòng)控制來(lái)改變光學(xué)組件的傾斜角，以使得最大水平的反射激光入射在位于垂直布置陣列的中心處的ー個(gè)或更多個(gè)分立的光電探測(cè)器上。如以上所說(shuō)明的，這提高了在航海船舶的縱搖、橫搖或垂蕩運(yùn)動(dòng)的情況下所述ー個(gè)或更多個(gè)逆向反射目標(biāo)將保持在激光的垂直扇形光束的照射場(chǎng)內(nèi)的可能性。至少三個(gè)光電探測(cè)器通常提供在所述垂直布置陣列中。至少三個(gè)光電探測(cè)器的提供使得逆向反射目標(biāo)在垂直扇形光束的照射場(chǎng)中的位置可以被更精確地確定，因此，使得致動(dòng)器能夠更精確地控制所述光學(xué)組件以保持逆向反射目標(biāo)朝向激光的垂直扇形光束的照射場(chǎng)的垂直中心。所述透鏡鏡頭可以是柱面透鏡鏡頭，并且可以包括其各個(gè)光學(xué)輸出被疊加來(lái)生成激光的垂直扇形光束的柱面透鏡的陣列。所述透鏡裝置可以包括第一透鏡，其擴(kuò)展脈沖激光設(shè)備所生成的激光的相對(duì)窄的光束，從而提供在垂直方向上跨透鏡鏡頭延伸的激光光束。透鏡鏡頭通常被安放為與第一透鏡相鄰，以使得來(lái)自第一透鏡的激光光束可以朝向透鏡鏡頭透射并且透射通過(guò)透鏡鏡頭，以生成激光的垂直扇形光束。所述致動(dòng)器可以是伺服電機(jī)。所述光學(xué)組件可以被封裝在殼體中，該殼體在使用時(shí)可以安裝在航海船舶上。該殼體通常圍繞大致垂直軸旋轉(zhuǎn)，以使得脈沖激光的垂直扇形光束可以順序地、重復(fù)地照射一系列水平間隔的逆向反射目標(biāo)或者實(shí)際上單個(gè)逆向反射目標(biāo)。該殼體可以連續(xù)地旋轉(zhuǎn)，或者可以圍繞垂直軸振蕩。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種用于航海船舶的動(dòng)態(tài)定位系統(tǒng)，該動(dòng)態(tài)定位系、統(tǒng)包括根據(jù)本發(fā)明的第一方面的位置參照傳感器，該位置參照傳感器安裝在航海船舶上，并且可操作來(lái)確定該航海船舶相對(duì)于ー個(gè)或更多個(gè)對(duì)象的位置。通常，該動(dòng)態(tài)定位系統(tǒng)包括處理器，其可操作來(lái)通過(guò)分析被安放在所述ー個(gè)或更多個(gè)對(duì)象上的一個(gè)或更多個(gè)逆向反射目標(biāo)反射到光電探測(cè)器上的激光來(lái)確定航海船舶的位置。該動(dòng)態(tài)定位系統(tǒng)可以可操作來(lái)確定范圍，并且還可以確定航海船舶與其上安放一個(gè)或更多個(gè)逆向反射目標(biāo)的ー個(gè)或更多個(gè)對(duì)象之間的相對(duì)航向。根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供一種用于操作包括光學(xué)組件的位置參照傳感器的方法，所述光學(xué)組件包括脈沖激光設(shè)備、包括透鏡鏡頭的透鏡裝置以及包括多個(gè)光電探測(cè)器的光電ニ極管，其中，所述方法包括使用所述脈沖激光設(shè)備和所述透鏡裝置來(lái)生成激光的垂直扇形光束，并且朝向一個(gè)或更多個(gè)逆向反射目標(biāo)引導(dǎo)該垂直扇形光束；探測(cè)入射在每個(gè)光電探測(cè)器上的反射激光的水平；以及通過(guò)使用可自動(dòng)控制的致動(dòng)器，基于所探測(cè)的入射在每個(gè)光電探測(cè)器上的反射光的水平來(lái)改變所述光學(xué)組件的傾斜角。所述方法可以包括將入射在每個(gè)光電探測(cè)器上的反射激光轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的模擬電壓信號(hào)，該對(duì)應(yīng)的模擬電壓信號(hào)的幅值通常指示入射在該特定光電探測(cè)器上的反射激光的水平。所述方法可以包括處理各個(gè)模擬電壓信號(hào)以提供位置反饋控制信號(hào)，并且所述方法可以包括基于該位置反饋控制信號(hào)自動(dòng)地控制所述致動(dòng)器。所述光電探測(cè)器可以包括垂直布置陣列，并且所述方法因此可以包括自動(dòng)地控制所述致動(dòng)器來(lái)改變所述光學(xué)組件的傾斜角，以使得最大水平的反射激光入射在該垂直布置陣列的中心處的所述光電探測(cè)器中的ー個(gè)或更多個(gè)上。


圖I和圖2分別是顯示已知的位置參照傳感器的基本操作原理的水平平面和垂直平面的示意圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的位置參照傳感器的一部分的示意圖；圖4是顯示圖I和圖2的已知的位置參照傳感器的進(jìn)ー步細(xì)節(jié)的示意圖5a是形成根據(jù)本發(fā)明的位置參照傳感器的一部分的透鏡裝置的示意圖；以及圖5b和圖5c是透鏡裝置的輸出信號(hào)幅度的示意圖。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在將僅以舉例的方式參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方案進(jìn)行描述，注意的是，根據(jù)本發(fā)明的位置參照傳感器的基本操作原理與以上參照?qǐng)DI和圖2所述的位置參照傳感器10的基本操作原理相同。因此，以上描述的全部?jī)?nèi)容被并入本文,并且當(dāng)論及根據(jù)本發(fā)明的位置參照傳感器的對(duì)應(yīng)部件時(shí)將使用對(duì)應(yīng)的標(biāo)號(hào)。參照?qǐng)D3，位置參照傳感器包括光電ニ極管32，其包括被安放為彼此相鄰并且共同形成垂直布置陣列的三個(gè)分立的光電探測(cè)器Rx、Ry、Rz。透鏡34被安放為與光電ニ極管32相鄰，并且將反射激光28聚焦到光電ニ極管32上。光電ニ極管32及相關(guān)聯(lián)的透鏡34
與脈沖激光設(shè)備16及其相關(guān)聯(lián)的光學(xué)器件一起形成光學(xué)組件12的一部分。例如伺服電機(jī)形式的致動(dòng)器被提供來(lái)改變光學(xué)組件12的傾斜角。根據(jù)本發(fā)明的各方面，入射在分立的光電探測(cè)器Rx、Ry和Rz中的每個(gè)上的反射激光28的水平被自動(dòng)探測(cè)，并且致動(dòng)器基于所探測(cè)的入射在每個(gè)光電探測(cè)器Rx、Ry、Rz上的反射激光的水平進(jìn)行自動(dòng)控制，以改變光學(xué)組件12的傾斜角，從而改變脈沖激光設(shè)備16所發(fā)射的激光的垂直扇形光束18的傾斜角。這使得根據(jù)本發(fā)明的位置參照傳感器能夠補(bǔ)償航海船舶14的動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)，并且位置參照傳感器因此能夠保持逆向反射目標(biāo)在激光的垂直扇形光束18的有效照射場(chǎng)內(nèi)以及在光電ニ極管32的探測(cè)平面內(nèi)。在參照?qǐng)D3所述的示例性實(shí)施例中，逆向反射目標(biāo)22被定位在對(duì)象上，以使得它在激光的垂直扇形光束18的有效照射場(chǎng)的上限處、表示為T(mén)a的位置上。該位置不是理想的，因?yàn)槿绻胶４?4由于如由主要海況引起的縱搖、橫搖和垂蕩中的一個(gè)或更多個(gè)而導(dǎo)致經(jīng)受向下運(yùn)動(dòng)，則逆向反射目標(biāo)22可能會(huì)移動(dòng)到激光的垂直扇形光束18的照射場(chǎng)外部位置，而且還可能會(huì)移動(dòng)到光電ニ極管32的探測(cè)平面外部。這被圖示地顯示為位置Tb。逆向反射目標(biāo)22的最佳位置將基本上與激光的垂直扇形光束18的中心線(xiàn)CL成一直線(xiàn)，以使得在航海船舶14的向下運(yùn)動(dòng)的情況下，逆向反射目標(biāo)22將保持在激光的垂直扇形光束18的照射場(chǎng)內(nèi)以及在光電ニ極管32的探測(cè)平面內(nèi)。在該最佳位置上，被逆向反射目標(biāo)22反射的激光將僅入射在所述陣列的中心處的分立的光電探測(cè)器Ry上。光電探測(cè)器Rx、Ry、Rz的該最佳照射(其對(duì)應(yīng)于逆向反射目標(biāo)22的最佳定位)因此用于控制光學(xué)組件12的傾斜角，脈沖激光設(shè)備16及其相關(guān)聯(lián)的光學(xué)器件以及光電ニ極管32及其相關(guān)聯(lián)的透鏡34被容納在光學(xué)組件12中。在本發(fā)明的典型實(shí)施方案中，入射在每個(gè)光電探測(cè)器Rx、Ry、Rz上的反射激光28的水平被轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的模擬電壓信號(hào)，并且每個(gè)模擬電壓信號(hào)與入射在該特定光電探測(cè)器上的光的水平成比例。例如，當(dāng)逆向反射目標(biāo)22在圖3所示的位置Ta上并且在光電ニ極管32上生成反射圖像36時(shí)，將可見(jiàn)的是，光電探測(cè)器Rx將生成總電壓信號(hào)的0%，光電探測(cè)器Ry將生成總電壓信號(hào)的大約20%，光電探測(cè)器Rz將生成總電壓信號(hào)的大約80%。另一方面，如果逆向反射目標(biāo)22在其最佳位置(與激光的垂直扇形光束18的中心線(xiàn)CL成一直線(xiàn))上，則光電探測(cè)器Rx和Rz將都生成總電壓信號(hào)的0%，而在所述陣列的中心處的光電探測(cè)器Ry將生成總電壓信號(hào)的100%。以下操作基于這些理想的電壓信號(hào)，即，位置參照傳感器能夠自動(dòng)地控制致動(dòng)器來(lái)改變光學(xué)組件12的傾斜角以在每個(gè)光電探測(cè)器Rx、Ry、Rz上提供前述最佳電壓信號(hào)，從而使激光的垂直扇形光束18的位置最佳，以使得逆向反射目標(biāo)22基本上與激光的垂直扇形光束18的中心線(xiàn)CL成一直線(xiàn)。在一些實(shí)施方案中，各個(gè)模擬電壓信號(hào)被處理以提供位置反饋控制信號(hào)，并且該位置反饋控制信號(hào)被位置參照傳感器用于自動(dòng)地控制致動(dòng)器的操作以使光學(xué)組件的傾斜角最佳。在實(shí)踐中，主要海況不斷改變，因此連續(xù)地測(cè)量并處理瞬時(shí)模擬電壓信號(hào)以提供瞬時(shí)位置反饋控制信號(hào)。因此，可以根據(jù)需要考慮主要海況和任何所導(dǎo)致的航海船舶14的動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)來(lái)連續(xù)地改變光學(xué)組件12的傾斜角?，F(xiàn)在參照?qǐng)D示說(shuō)明圖I和圖2的已知的位置參照傳感器10的進(jìn)ー步細(xì)節(jié)的圖4，將可見(jiàn)的是，與脈沖激光設(shè)備16相關(guān)聯(lián)的光學(xué)器件(通常為半導(dǎo)體激光器)包括用于生成激光的垂直扇形光束18的單個(gè)柱面透鏡38。脈沖激光設(shè)備16及相關(guān)聯(lián)的柱面透鏡38所生成的輸出信號(hào)幅度的典型實(shí)施例也在圖4(從圖4，將容易意識(shí)到輸出信號(hào)幅度在垂直平面上是不一致的)中被圖示說(shuō)明，其中最小信號(hào)幅度出現(xiàn)在激光的垂直扇形光束18的中心 線(xiàn)CL附近，最大信號(hào)幅度出現(xiàn)在中心線(xiàn)CL的任ー側(cè)。這是有問(wèn)題的，因?yàn)榧词鼓嫦蚍瓷淠繕?biāo)22可以在與垂直扇形光束18的中心線(xiàn)CL成一直線(xiàn)的最佳位置上，由于峰值信號(hào)幅度的偏移性質(zhì)，最大水平的反射能量也可能不能入射在圖3中所圖示說(shuō)明的布置中的中心光電探測(cè)器Ry上。為了克服這個(gè)問(wèn)題，如圖5a所示，根據(jù)本發(fā)明的位置參照傳感器的光學(xué)組件12包括包含柱面透鏡鏡頭40的透鏡裝置。柱面透鏡鏡頭40包括以單個(gè)整體模塑而形成的多個(gè)單個(gè)柱面透鏡42。在圖5b中將看到，形成柱面透鏡鏡頭40的每個(gè)柱面透鏡42生成其自身特有的輸出信號(hào)。然而，柱面透鏡鏡頭40疊加各個(gè)柱面透鏡42的各個(gè)光學(xué)輸出來(lái)生成如圖5c所圖示說(shuō)明的跨透鏡鏡頭40為一致的并且不具有峰或谷的所得輸出信號(hào)幅度。在圖5a所示的實(shí)施方案中，透鏡裝置另外包括第一透鏡44，其被定位為與柱面透鏡鏡頭40相鄰，并且提供在垂直方向上跨透鏡鏡頭40的整個(gè)寬度延伸的激光的平行光束。該平行光束朝向柱面透鏡鏡頭40透射并且透射通過(guò)柱面透鏡鏡頭40，以提供激光的垂直扇形光束18。雖然已在前面的段落中參照各個(gè)實(shí)施例描述了本發(fā)明的實(shí)施方案，但是應(yīng)該理解，在不脫離要求保護(hù)的本發(fā)明的范圍的情況下，可以對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行各種修改。例如，雖然圖示說(shuō)明的光電探測(cè)器32包括三個(gè)光電探測(cè)器，但是可以提供多于三個(gè)的光電探測(cè)器。除了伺服電機(jī)之外的致動(dòng)器可以用于控制光學(xué)組件12的傾斜角。
權(quán)利要求
1.ー種包括光學(xué)組件的位置參照傳感器，所述光學(xué)組件包括 脈沖激光設(shè)備，所述脈沖激光設(shè)備用于發(fā)射激光； 透鏡裝置，所述透鏡裝置包括透鏡鏡頭，所述透鏡鏡頭用于生成所述脈沖激光設(shè)備所發(fā)射的激光的垂直扇形光束；以及 光電ニ極管，所述光電ニ極管包括用于探測(cè)被逆向反射目標(biāo)反射的激光的多個(gè)光電探測(cè)器，入射在每個(gè)光電探測(cè)器上的反射激光的水平是可被單獨(dú)探測(cè)的； 所述位置參照傳感器還包括用于改變所述光學(xué)組件的傾斜角的致動(dòng)器，所述致動(dòng)器是基于入射在每個(gè)光電探測(cè)器上的反射激光的水平可自動(dòng)控制的。
2.如權(quán)利要求I所述的位置參照傳感器，其中所述光學(xué)組件可操作來(lái)將入射在每個(gè)光電探測(cè)器上的反射激光轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的模擬電壓信號(hào)，所述對(duì)應(yīng)的模擬電壓信號(hào)的幅值指示入射在特定光電探測(cè)器上的反射激光的水平。
3.如權(quán)利要求2所述的位置參照傳感器，其中所述各個(gè)模擬電壓信號(hào)在使用時(shí)被處理以提供位置反饋控制信號(hào)。
4.如權(quán)利要求3所述的位置參照傳感器，其中所述致動(dòng)器是基于所述位置反饋控制信號(hào)可自動(dòng)控制的。
5.如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的位置參照傳感器，其中所述光電探測(cè)器為垂直布置陣列的形式。
6.如權(quán)利要求5所述的位置參照傳感器，其中所述致動(dòng)器是可自動(dòng)控制的來(lái)改變所述光學(xué)組件的傾斜角，以使得最大水平的反射激光入射在處于所述垂直布置陣列的中心處的所述光電探測(cè)器中的一個(gè)或更多個(gè)上。
7.如權(quán)利要求5或權(quán)利要求6所述的位置參照傳感器，其中所述陣列中的光電探測(cè)器的數(shù)量為至少三個(gè)。
8.如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的位置參照傳感器，其中所述透鏡鏡頭包括其各個(gè)光學(xué)輸出被疊加來(lái)生成激光的垂直扇形光束的柱面透鏡的陣列。
9.如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的位置參照傳感器，其中所述透鏡裝置包括第一透鏡，所述第一透鏡提供在垂直方向上跨所述透鏡鏡頭延伸的激光光束，以用于朝向所述透鏡鏡頭透射并且透射通過(guò)所述透鏡鏡頭，從而生成激光的所述垂直扇形光束。
10.如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的位置參照傳感器，其中所述致動(dòng)器為伺服電機(jī)。
11.如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的位置參照傳感器，其中所述光學(xué)組件被封裝在殼體中，所述殼體在使用時(shí)安裝在航海船舶上，并且其中所述殼體在使用時(shí)圍繞大體上垂直的軸旋轉(zhuǎn)或振蕩。
12.一種用于航海船舶的動(dòng)態(tài)定位系統(tǒng)，所述動(dòng)態(tài)定位系統(tǒng)包括根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的位置參照傳感器，所述位置參照傳感器安裝在所述航海船舶上，并且可操作來(lái)確定所述航海船舶相對(duì)于ー個(gè)或更多個(gè)對(duì)象的位置。
13.一種用于操作包括光學(xué)組件的位置參照傳感器的方法，所述光學(xué)組件包括脈沖激光設(shè)備、包括透鏡鏡頭的透鏡裝置以及包括多個(gè)光電探測(cè)器的光電ニ極管，其中，所述方法包括 使用所述脈沖激光設(shè)備和所述透鏡裝置來(lái)生成激光的垂直扇形光束，并且朝向ー個(gè)或更多個(gè)逆向反射目標(biāo)引導(dǎo)所述垂直扇形光束；探測(cè)入射在每個(gè)光電探測(cè)器上的反射激光的水平；以及 通過(guò)使用可自動(dòng)控制的致動(dòng)器，基于所探測(cè)的入射在每個(gè)光電探測(cè)器上的反射光的水平來(lái)改變所述光學(xué)組件的傾斜角。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其中，所述方法包括將入射在每個(gè)光電探測(cè)器上的反射激光轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的模擬電壓信號(hào)。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其中所述方法包括處理各個(gè)模擬電壓信號(hào)以提供位置反饋控制信號(hào)。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其中所述方法包括基于所述位置反饋控制信號(hào)自動(dòng)地控制所述致動(dòng)器。
17.如權(quán)利要求13至16中的任一項(xiàng)所述的方法，其中所述光電探測(cè)器為垂直布置陣列的形式，并且所述方法包括自動(dòng)地控制所述致動(dòng)器來(lái)改變所述光學(xué)組件的傾斜角，以使得最大水平的反射激光入射在處于所述垂直布置陣列的中心處的所述光電探測(cè)器中的ー個(gè)或更多個(gè)上。
18.—種基本上如前參照附圖的圖3和圖5所述的位置參照傳感器。
19.ー種用于控制基本上如前參照附圖的圖3和圖5所述的位置參照傳感器的方法。
全文摘要
一種用于航海船舶的位置參照傳感器包括光學(xué)組件，該光學(xué)組件包括脈沖激光設(shè)備、透鏡裝置和光電二極管(32)，該脈沖激光設(shè)備用于發(fā)射激光，該透鏡裝置包括用于生成該脈沖激光設(shè)備所發(fā)射的激光的垂直扇形光束(18)的透鏡鏡頭，該光電二極管(32)包括多個(gè)光電探測(cè)器Rx、Ry和Rz，這些光電探測(cè)器Rx、Ry和Rz用于探測(cè)該脈沖激光設(shè)備發(fā)射的且被逆向反射目標(biāo)(22)朝向該光電二極管(32)反射的激光(28)。入射在每個(gè)光電探測(cè)器上的反射激光的水平是可被單獨(dú)探測(cè)的，并且該位置參照傳感器還包括用于改變光學(xué)組件的傾斜角的致動(dòng)器。該致動(dòng)器是基于入射在每個(gè)光電探測(cè)器Rx、Ry和Rz上的反射激光的水平可自動(dòng)控制的。一種用于航海船舶的位置參照傳感器包括光學(xué)組件，該光學(xué)組件包括脈沖激光設(shè)備、透鏡裝置和光電二極管(32)，該脈沖激光設(shè)備用于發(fā)射激光，該透鏡裝置包括用于生成該脈沖激光設(shè)備所發(fā)射的激光的垂直扇形光束(18)的透鏡鏡頭，該光電二極管(32)包括多個(gè)光電探測(cè)器Rx、Ry和Rz，這些光電探測(cè)器Rx、Ry和Rz用于探測(cè)該脈沖激光設(shè)備發(fā)射的且被逆向反射目標(biāo)(22)朝向該光電二極管(32)反射的激光(28)。入射在每個(gè)光電探測(cè)器上的反射激光的水平是可被單獨(dú)探測(cè)的，并且該位置參照傳感器還包括用于改變光學(xué)組件的傾斜角的致動(dòng)器。該致動(dòng)器是基于入射在每個(gè)光電探測(cè)器Rx、Ry和Rz上的反射激光的水平可自動(dòng)控制的。
文檔編號(hào)G01S17/48GK102667524SQ201080051278
公開(kāi)日2012年9月12日 申請(qǐng)日期2010年9月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月22日
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