本發(fā)明屬于信息控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種自動(dòng)化基線測(cè)量系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

基線測(cè)量，是指精確測(cè)量地理坐標(biāo)系下兩點(diǎn)之間的絕對(duì)位置信息，在這里，絕對(duì)位置信息是指地理坐標(biāo)系下某一點(diǎn)相對(duì)確定點(diǎn)的方位角、高低角、距離以及所確定點(diǎn)的經(jīng)緯度、高程等信息的總和。精確的測(cè)量基線是實(shí)現(xiàn)信息精確控制以及信息融合的關(guān)鍵。

目前，現(xiàn)有技術(shù)中較為先進(jìn)的基線測(cè)量的技術(shù)為：gps或bds基線測(cè)量，其原理是：利用gps或bds定位裝置測(cè)量得到兩點(diǎn)的地理坐標(biāo)；計(jì)算出地心直角坐標(biāo)系下，兩點(diǎn)在地心系中的坐標(biāo)；以確定點(diǎn)為原點(diǎn)建立本地直角坐標(biāo)系，然后再通過(guò)選擇使用球極投影法、地理坐標(biāo)變換法或坐標(biāo)平移法等，計(jì)算獲得待測(cè)點(diǎn)與確定點(diǎn)之間的絕對(duì)位置信息。

這種方法的缺點(diǎn)在于：

(1)此測(cè)量方法是利用測(cè)量得到的地理坐標(biāo)，通過(guò)采用坐標(biāo)變換法計(jì)算獲得兩點(diǎn)位置關(guān)系信息，雖然利用高階近似提高了精度，但引入的系統(tǒng)誤差較大，很難滿足信息融合或信息控制的精度要求。特別是當(dāng)兩點(diǎn)的距離較近(比如兩點(diǎn)相距500m)時(shí)，其誤差更難以滿足精確控制的要求。

(2)基線數(shù)據(jù)的獲取需經(jīng)過(guò)第三方軟件的解算。

(3)此種測(cè)量方案是利用測(cè)量加解算的方式獲取基線信息，效率低，耗時(shí)間。

(4)此種測(cè)量方案沒(méi)有信息輸出接口，獲取的位置信息不能作為信息源直接被第三方使用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明主要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種自動(dòng)化基線測(cè)量系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化定位、測(cè)角和測(cè)距，提高基線測(cè)量的自動(dòng)化程度和精度。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的自動(dòng)化基線測(cè)量系統(tǒng)采用的技術(shù)方案是包括機(jī)殼、設(shè)置在所述機(jī)殼內(nèi)部的數(shù)據(jù)處理及控制模塊及與所述數(shù)據(jù)處理及控制模塊電連接的定位模塊，所述自動(dòng)化基線測(cè)量系統(tǒng)還包括與所述數(shù)據(jù)處理及控制模塊電連接的光學(xué)測(cè)距模塊、角度測(cè)量模塊、測(cè)量數(shù)據(jù)顯示模塊和/或測(cè)量數(shù)據(jù)接口模塊。

所述光學(xué)測(cè)距模塊為紅外測(cè)距模塊，包括設(shè)置在所述機(jī)殼內(nèi)的距離傳感器和與所述距離傳感器配合使用的角反射器，所述距離傳感器包括紅外發(fā)射機(jī)、紅外接收機(jī)、紅外光學(xué)組件、信號(hào)處理器。

所述紅外光學(xué)組件包括設(shè)置在所述機(jī)殼前端的紅外收發(fā)光學(xué)鏡頭。

所述機(jī)殼上端設(shè)置有瞄準(zhǔn)所述角反射器的白光觀瞄裝置。

所述機(jī)殼下端設(shè)置有吸盤。

所述機(jī)殼上還設(shè)置有啟動(dòng)所述定位模塊、所述紅外測(cè)距模塊、所述角度測(cè)量模塊進(jìn)行測(cè)量的工作按鍵。

所述工作按鍵是同步啟動(dòng)所述定位模塊、所述紅外測(cè)距模塊、所述角度測(cè)量模塊開(kāi)始測(cè)量的單一按鍵。

所述機(jī)殼內(nèi)部同時(shí)設(shè)置有測(cè)量數(shù)據(jù)顯示模塊和測(cè)量數(shù)據(jù)接口模塊時(shí)，所述機(jī)殼上設(shè)置有與所述測(cè)量數(shù)據(jù)顯示模塊電連接的lcd顯示屏，以及與所述測(cè)量數(shù)據(jù)接口模塊電連接的對(duì)外數(shù)據(jù)接口插座。

所述定位模塊為gps和北斗衛(wèi)星定位模塊，所述機(jī)殼上設(shè)置有與所述gps和北斗衛(wèi)星定位模塊電連接的gps天線和北斗天線。

所述數(shù)據(jù)處理及控制模塊采用微控制器stm32f100r1，所述角度測(cè)量模塊采用10軸mpu9250陀螺儀卡爾曼角度測(cè)量模塊。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明提供的自動(dòng)化基線測(cè)量系統(tǒng)，定位模塊、光學(xué)測(cè)距模塊、角度測(cè)量模塊同時(shí)工作，定位模塊將獲取的經(jīng)緯度等信息傳輸給數(shù)據(jù)處理及控制模塊，光學(xué)測(cè)距模塊測(cè)量待測(cè)點(diǎn)與基點(diǎn)之間的距離，并將距離數(shù)據(jù)傳輸給數(shù)據(jù)處理及控制模塊。角度測(cè)量模塊測(cè)量待測(cè)點(diǎn)在地理坐標(biāo)下的姿態(tài)值，比如方位角和俯仰角等，并將姿態(tài)值傳輸給數(shù)據(jù)處理及控制模塊，數(shù)據(jù)處理及控制模塊分別對(duì)輸入的經(jīng)緯度、姿態(tài)值及距離數(shù)據(jù)等信息進(jìn)行平滑濾波并輸出，獲得高精度的上述信息。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化定位、測(cè)角和測(cè)距，提高基線測(cè)量的自動(dòng)化程度和精度，并且將經(jīng)緯度、姿態(tài)值及距離數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，測(cè)量效率高、誤差小。

進(jìn)一步優(yōu)選地，光學(xué)測(cè)距模塊為紅外測(cè)距模塊，利用獲取發(fā)射信號(hào)與接收信號(hào)之間的相位差值作為距離換算的依據(jù)，經(jīng)多次檢相，然后求平均值，濾波運(yùn)算后得到距離數(shù)據(jù)，進(jìn)一步保證了測(cè)量的距離數(shù)據(jù)精確。

進(jìn)一步優(yōu)選地，設(shè)置的吸盤，既可以將本發(fā)明吸附于其它伺服瞄準(zhǔn)機(jī)構(gòu)上，也可以作為獨(dú)立的裝置，比如置于搖動(dòng)式三腳架上。

進(jìn)一步優(yōu)選地，本發(fā)明的啟動(dòng)采用一鍵式設(shè)計(jì)，方便對(duì)本發(fā)明的操作，進(jìn)一步提高了本發(fā)明測(cè)量的效率。

進(jìn)一步優(yōu)選地，本發(fā)明還設(shè)置有測(cè)量數(shù)據(jù)接口模塊，該測(cè)量數(shù)據(jù)接口模塊能夠?qū)⒔?jīng)緯度、姿態(tài)值及距離數(shù)據(jù)進(jìn)行有效輸出，供第三方使用。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明自動(dòng)化基線測(cè)量系統(tǒng)的實(shí)施例的模塊結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明自動(dòng)化基線測(cè)量系統(tǒng)的實(shí)施例的模塊之間的信號(hào)連接關(guān)系圖；

圖3是圖1的自動(dòng)化基線測(cè)量系統(tǒng)的實(shí)施例中的光學(xué)測(cè)距模塊組成關(guān)系圖；

圖4是本發(fā)明自動(dòng)化基線測(cè)量系統(tǒng)的實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本發(fā)明自動(dòng)化基線測(cè)量系統(tǒng)的實(shí)施例中的gps/bds定位模塊測(cè)量流程圖；

圖6是本發(fā)明自動(dòng)化基線測(cè)量系統(tǒng)的實(shí)施例中的光學(xué)測(cè)距模塊測(cè)量流程圖；

圖7是本發(fā)明自動(dòng)化基線測(cè)量系統(tǒng)的實(shí)施例中的角度測(cè)量模塊測(cè)量流程圖；

圖8是本發(fā)明自動(dòng)化基線測(cè)量系統(tǒng)的實(shí)施例的測(cè)量示意圖；

圖9是本發(fā)明自動(dòng)化基線測(cè)量系統(tǒng)的實(shí)施例中的測(cè)量數(shù)據(jù)顯示模塊顯示示例。

具體實(shí)施方式

下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施方式，所述實(shí)施方式的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過(guò)參考附圖描述的實(shí)施方式是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對(duì)本發(fā)明的限制。

本技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，本發(fā)明中涉及到的相關(guān)模塊及其實(shí)現(xiàn)的功能是在改進(jìn)后的硬件及其構(gòu)成的裝置、器件或系統(tǒng)上搭載現(xiàn)有技術(shù)中常規(guī)的計(jì)算機(jī)軟件程序或有關(guān)協(xié)議就可實(shí)現(xiàn)，并非是對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的計(jì)算機(jī)軟件程序或有關(guān)協(xié)議進(jìn)行改進(jìn)。例如，改進(jìn)后的計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)依然可以通過(guò)裝載現(xiàn)有的軟件操作系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)該硬件系統(tǒng)的特定功能。因此，可以理解的是，本發(fā)明的創(chuàng)新之處在于對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中硬件模塊的改進(jìn)及其連接組合關(guān)系，而非僅僅是對(duì)硬件模塊中為實(shí)現(xiàn)有關(guān)功能而搭載的軟件或協(xié)議的改進(jìn)。

本技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，本發(fā)明中提到的相關(guān)模塊是用于執(zhí)行本申請(qǐng)中所述操作、方法、流程中的步驟、措施、方案中的一項(xiàng)或多項(xiàng)的硬件設(shè)備。所述硬件設(shè)備可以為所需的目的而專門設(shè)計(jì)和制造，或者也可以采用通用計(jì)算機(jī)中的已知設(shè)備或已知的其他硬件設(shè)備。所述通用計(jì)算機(jī)有存儲(chǔ)在其內(nèi)的程序選擇性地激活或重構(gòu)。

本技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，除非特意聲明，這里使用的單數(shù)形式“一”、“一個(gè)”、“所述”和“該”也可包括復(fù)數(shù)形式。應(yīng)該進(jìn)一步理解的是，本發(fā)明的說(shuō)明書中使用的措辭“包括”是指存在所述特征、整數(shù)、步驟、操作、元件和/或組件，但是并不排除存在或添加一個(gè)或多個(gè)其他特征、整數(shù)、步驟、操作、元件、組件和/或它們的組。應(yīng)該理解，當(dāng)我們稱元件被“連接”或“耦接”到另一元件時(shí)，它可以直接連接或耦接到其他元件，或者也可以存在中間元件。此外，這里使用的“連接”或“耦接”可以包括無(wú)線連接或耦接。這里使用的措辭“和/或”包括一個(gè)或更多個(gè)相關(guān)聯(lián)的列出項(xiàng)的任一單元和全部組合。

本技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，除非另外定義，這里使用的所有術(shù)語(yǔ)(包括技術(shù)術(shù)語(yǔ)和科學(xué)術(shù)語(yǔ))具有與本發(fā)明所屬領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員的一般理解相同的意義。還應(yīng)該理解的是，諸如通用字典中定義的那些術(shù)語(yǔ)應(yīng)該被理解為具有與現(xiàn)有技術(shù)的上下文中的意義一致的意義，并且除非像這里一樣定義，不會(huì)用理想化或過(guò)于正式的含義來(lái)解釋。

下面對(duì)本發(fā)明的自動(dòng)化基線測(cè)量系統(tǒng)的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)的描述。

如圖1～9所示，本實(shí)施例的自動(dòng)化基線測(cè)量系統(tǒng)包括機(jī)殼9，設(shè)置在機(jī)殼9內(nèi)部的數(shù)據(jù)處理及控制模塊1及與數(shù)據(jù)處理及控制模塊1電連接的定位模塊5，定位模塊5由gps和北斗衛(wèi)星定位模塊(北斗衛(wèi)星定位模塊也叫做bds定位模塊)共同組成。本實(shí)施例的自動(dòng)化基線測(cè)量系統(tǒng)還包括分別與數(shù)據(jù)處理及控制模塊1電連接的光學(xué)測(cè)距模塊2、角度測(cè)量模塊3、測(cè)量數(shù)據(jù)顯示模塊4和測(cè)量數(shù)據(jù)接口模塊6。

定位模塊5采用gps/bds定位模塊，主要用于獲取地理坐標(biāo)信息，包括經(jīng)度、緯度和高程。光學(xué)測(cè)距模塊2主要用于兩點(diǎn)之間的距離測(cè)量。角度測(cè)量模塊3主要用于自動(dòng)尋北，并能自動(dòng)測(cè)量出待測(cè)點(diǎn)的方位角、俯仰角值，即地理坐標(biāo)系下的姿態(tài)值。測(cè)量數(shù)據(jù)顯示模塊4上用于顯示經(jīng)度、緯度、高程、方位角、俯仰角、距離數(shù)據(jù)等信息。測(cè)量數(shù)據(jù)接口模塊6用于輸出經(jīng)度、緯度、方位角、俯仰角和距離數(shù)據(jù)等信息，供第三方使用。

如圖2所示，上述的數(shù)據(jù)處理及控制模塊1、gps/bds定位模塊5、光學(xué)測(cè)距模塊2、角度測(cè)量模塊3、測(cè)量數(shù)據(jù)顯示模塊4和測(cè)量數(shù)據(jù)接口模塊6之間的信號(hào)連接關(guān)系，gps/bds定位模塊5將獲得的經(jīng)度、緯度和高程信息傳輸給數(shù)據(jù)處理及控制模塊1，角度測(cè)量模塊3將測(cè)量出的方位角、俯仰角傳輸給數(shù)據(jù)處理及控制模塊1，光學(xué)測(cè)距模塊2將測(cè)量出的距離數(shù)據(jù)傳輸給數(shù)據(jù)處理及控制模塊1，數(shù)據(jù)處理及控制模塊1將接收到的經(jīng)度、緯度、高程信息、距離數(shù)據(jù)傳輸給測(cè)量數(shù)據(jù)顯示模塊4，測(cè)量數(shù)據(jù)顯示模塊4將這些數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示，數(shù)據(jù)處理及控制模塊1將接收到的經(jīng)度、緯度、高程信息、距離數(shù)據(jù)傳輸給測(cè)量數(shù)據(jù)接口模塊6，測(cè)量數(shù)據(jù)接口模塊6將這些數(shù)據(jù)提供給第三方使用。

機(jī)殼9上還設(shè)置有工作按鍵15，該工作按鍵15是同步啟動(dòng)gps/bds定位模塊5、光學(xué)測(cè)距模塊2、角度測(cè)量模塊3開(kāi)始測(cè)量的單一按鍵。工作按鍵15的工作模式為啟動(dòng)、關(guān)閉和自檢三種工作模式，當(dāng)關(guān)機(jī)狀態(tài)下長(zhǎng)按工作按鍵15時(shí)，比如按住工作按鍵15的時(shí)間大于5s鐘時(shí)，本實(shí)施例開(kāi)機(jī)自檢，確認(rèn)gps/bds定位模塊5、光學(xué)測(cè)距模塊2、角度測(cè)量模塊3、數(shù)據(jù)處理及控制模塊1、測(cè)量數(shù)據(jù)顯示模塊4等正常加電工作。當(dāng)點(diǎn)按工作按鍵15，本實(shí)施例的gps/bds定位模塊5、光學(xué)測(cè)距模塊2、角度測(cè)量模塊3同時(shí)開(kāi)始進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)的測(cè)量工作。在開(kāi)機(jī)狀態(tài)下，長(zhǎng)按工作按鍵15將gps/bds定位模塊5、光學(xué)測(cè)距模塊2、角度測(cè)量模塊3關(guān)閉。

隨著我國(guó)北斗二代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的建設(shè)，北斗定位的精度與gps精度已經(jīng)非常接近。普通民用gps定位精度在20m左右。從進(jìn)一步提高本實(shí)施例的可靠性和精度兩個(gè)方面考慮，本實(shí)施例的定位模塊5采用gps/bds雙系統(tǒng)定位技術(shù)方案。gps/bds定位模塊5的gps/bds雙模接收機(jī)可采用atgm332d芯片，該芯片的高靈敏度高，gps/bds雙模接收機(jī)兩個(gè)頻段分別為1575.42mhz和1561.098mhz，靈敏度高達(dá)-160dbm，包含32個(gè)跟蹤通道，可以同時(shí)接收所有g(shù)ps和bds可見(jiàn)衛(wèi)星。支持bds、gps的單系統(tǒng)定位和雙系統(tǒng)聯(lián)合定位，僅gps單系統(tǒng)定位時(shí)定位精度為3m，僅bds單系統(tǒng)定位時(shí)定位精度為5m，當(dāng)采用gps和bds雙系統(tǒng)聯(lián)合定位時(shí)定位精度2.5m，定位更新率1～10hz，冷啟動(dòng)首次定位時(shí)間＜32s，熱啟動(dòng)定位時(shí)間＜1s。

如圖5所示，gps/bds定位模塊5的定位測(cè)量流程包括如下步驟：

步驟51：長(zhǎng)按工作按鍵15，本實(shí)施例的自動(dòng)化基線測(cè)量系統(tǒng)開(kāi)始自檢。

步驟52：點(diǎn)按工作按鍵15，啟動(dòng)gps/bds定位模塊5。

步驟53：獲得地理坐標(biāo)信息，gps/bds雙模接收機(jī)對(duì)地理坐標(biāo)信息數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波平滑。

步驟54：對(duì)定位精度進(jìn)行判斷，當(dāng)定位精度≤2.5m時(shí)，依次執(zhí)行步驟55、步驟56；當(dāng)定位精度＞2.5m時(shí)，依次執(zhí)行步驟57、步驟58。

步驟55：由數(shù)據(jù)處理及控制模塊1將地理坐標(biāo)信息傳輸給測(cè)量數(shù)據(jù)顯示模塊4和測(cè)量數(shù)據(jù)接口模塊6，由測(cè)量數(shù)據(jù)顯示模塊4對(duì)地理坐標(biāo)信息進(jìn)行顯示，由測(cè)量數(shù)據(jù)接口模塊6對(duì)地理坐標(biāo)信息進(jìn)行傳輸。

步驟56：開(kāi)機(jī)狀態(tài)下長(zhǎng)按工作按鍵15，關(guān)閉gps/bds定位模塊5。

步驟57：數(shù)據(jù)處理及控制模塊1控制測(cè)量數(shù)據(jù)顯示模塊4顯示定位錯(cuò)誤信息，如“l(fā)ocaterr”。

步驟58：點(diǎn)按工作按鍵15，將gps/bds定位模塊5進(jìn)行復(fù)位重啟，返回步驟53。

如圖3所示，本實(shí)施例的光學(xué)測(cè)距模塊2優(yōu)選為紅外測(cè)距模塊，包括設(shè)置在機(jī)殼9內(nèi)的距離傳感器7和與距離傳感器7配合使用的角反射器8，距離傳感器7包括紅外發(fā)射機(jī)71、紅外接收機(jī)72、紅外光學(xué)組件73、信號(hào)處理器74。

本實(shí)施例的距離傳感器7采用主動(dòng)式紅外相位測(cè)距技術(shù)，以砷化鎵發(fā)光二極管為光源，具有體積小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，功耗小，可靠性高，精度高，對(duì)人體沒(méi)有傷害等優(yōu)點(diǎn)。

本實(shí)施例進(jìn)一步優(yōu)選地，紅外光學(xué)組件73包括設(shè)置在機(jī)殼9前端的紅外收發(fā)光學(xué)鏡頭75。紅外收發(fā)光學(xué)鏡頭75采用多鏡組共光路設(shè)計(jì)，減小模塊體積，并使發(fā)射光束更加準(zhǔn)直、能量集中，接收光束盡可能接收光能，提高接收信號(hào)的信噪比。

紅外發(fā)射機(jī)71主要由gaas發(fā)光管(波長(zhǎng)為0.72-0.94μm)、調(diào)制驅(qū)動(dòng)器、濾波電路等組成，在精測(cè)(或粗測(cè))時(shí)，調(diào)制驅(qū)動(dòng)器以1mhz(125khz)的頻率以電流調(diào)制方式對(duì)gaas發(fā)光管進(jìn)行調(diào)制，而產(chǎn)生并發(fā)射紅外相位測(cè)距用的紅外調(diào)制光波。

紅外接收機(jī)72由光電轉(zhuǎn)換電路、放大器等組成，實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換、放大、輸入阻抗匹配，自動(dòng)增益控制等功能。

信號(hào)處理器74由測(cè)量信號(hào)通道、基準(zhǔn)信號(hào)通道及本振、主振頻率產(chǎn)生器、計(jì)數(shù)器、2π計(jì)數(shù)器等部分組成，用于獲取發(fā)射信號(hào)與接收信號(hào)之間的相位差值，作為距離換算的依據(jù)，經(jīng)多次檢相，然后求平均值，濾波運(yùn)算后得到距離數(shù)據(jù)。

角反射器8置于待測(cè)點(diǎn)，用于將紅外發(fā)射機(jī)71發(fā)射的紅外光束反射到紅外接收機(jī)72上。角反射器8的質(zhì)量直接影響測(cè)距精度和測(cè)距工作效率。優(yōu)選地，角發(fā)射器8為直角棱鏡，其入射光按原方向返回，即具有自準(zhǔn)直特性。它具有反光效率高、對(duì)光方便、輕小靈便的優(yōu)點(diǎn)。

角反射器8所在的位置為待測(cè)點(diǎn)，本實(shí)施例所在的位置為基點(diǎn)。機(jī)殼9上端設(shè)置有瞄準(zhǔn)角反射器8的白光觀瞄裝置14，先利用白光觀瞄裝置14使紅外收發(fā)光學(xué)鏡頭75對(duì)準(zhǔn)放置在待測(cè)點(diǎn)的角發(fā)射器8的中心位置，紅外發(fā)射機(jī)71發(fā)射紅外調(diào)制光波，紅外調(diào)制光波穿過(guò)機(jī)殼9前端的紅外收發(fā)光學(xué)鏡頭75射入到角發(fā)射器8上，角發(fā)射器8將紅外調(diào)制光波反射到紅外接收機(jī)72上，信號(hào)處理器74接收紅外調(diào)制光波的發(fā)射信號(hào)和反射信號(hào)，計(jì)算求得待測(cè)點(diǎn)與基點(diǎn)之間的距離數(shù)據(jù)。

如圖6所示，光學(xué)測(cè)距模塊2的距離測(cè)量流程包括如下步驟：

步驟61：長(zhǎng)按工作按鍵15，本實(shí)施例的自動(dòng)化基線測(cè)量系統(tǒng)開(kāi)始自檢。

步驟62：點(diǎn)按工作按鍵15，啟動(dòng)光學(xué)測(cè)距模塊2。

步驟63：判斷光學(xué)測(cè)距模塊2在80s內(nèi)距離數(shù)據(jù)是否有輸出，當(dāng)光學(xué)測(cè)距模塊2在80s內(nèi)距離數(shù)據(jù)有輸出時(shí)，依次執(zhí)行步驟64、步驟65；當(dāng)光學(xué)測(cè)距模塊2在80s內(nèi)距離數(shù)據(jù)沒(méi)有輸出時(shí)，依次執(zhí)行步驟66、步驟67。

步驟64：由數(shù)據(jù)處理及控制模塊1將距離數(shù)據(jù)傳輸給測(cè)量數(shù)據(jù)顯示模塊4和測(cè)量數(shù)據(jù)接口模塊6，由測(cè)量數(shù)據(jù)顯示模塊4對(duì)距離數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示，由測(cè)量數(shù)據(jù)接口模塊6對(duì)距離數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸。

步驟65：開(kāi)機(jī)狀態(tài)下長(zhǎng)按工作按鍵15，關(guān)閉光學(xué)測(cè)距模塊2。

步驟66：數(shù)據(jù)處理及控制模塊1控制測(cè)量數(shù)據(jù)顯示模塊4顯示測(cè)距錯(cuò)誤信息，如顯示“rangeerr”。

步驟67：點(diǎn)按工作按鍵15，將光學(xué)測(cè)距模塊2進(jìn)行復(fù)位重啟，返回步驟63。

本實(shí)施例進(jìn)一步優(yōu)選地，角度測(cè)量模塊3設(shè)計(jì)采用10軸mpu9250陀螺儀卡爾曼角度測(cè)量模塊。本實(shí)施例的角度測(cè)量模塊3集成高精度的陀螺儀、地磁場(chǎng)傳感器，采用高性能的微處理器和先進(jìn)的動(dòng)力學(xué)解算與卡爾曼動(dòng)態(tài)濾波算法，能夠快速求解出角度測(cè)量模塊3當(dāng)前的實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)姿態(tài)。角度測(cè)量模塊3采用先進(jìn)的數(shù)字濾波技術(shù)，能夠有效降低測(cè)量噪聲，提高測(cè)量精度。角度測(cè)量模塊3內(nèi)部集成了姿態(tài)解算器，配合動(dòng)態(tài)卡爾曼濾波算法，能夠在動(dòng)態(tài)環(huán)境下準(zhǔn)確輸出模塊的當(dāng)前姿態(tài)，姿態(tài)測(cè)量精度0.01°，穩(wěn)定度極高。數(shù)據(jù)輸出速率為0.1hz～200hz；數(shù)據(jù)接口為uart串口(ttl電平，波特率支持2400～921600bps可調(diào))；角度測(cè)量模塊3內(nèi)部自帶電壓穩(wěn)定電路，工作電壓3～6v，引腳電平兼容3.3v/5v的嵌入式系統(tǒng)，連接方便。

如圖7所示，角度測(cè)量模塊3的角度測(cè)量流程包括如下步驟：

步驟91：長(zhǎng)按工作按鍵15，本實(shí)施例的自動(dòng)化基線測(cè)量系統(tǒng)開(kāi)始自檢。

步驟92：點(diǎn)按工作按鍵15，啟動(dòng)角度測(cè)量模塊3。

步驟93：獲得角度測(cè)量模塊3的姿態(tài)信息，姿態(tài)信息包括方位角、俯仰角，角度測(cè)量模塊3并對(duì)姿態(tài)信息進(jìn)行濾波平滑。

步驟94：對(duì)姿態(tài)信息的角度精度進(jìn)行判斷，當(dāng)姿態(tài)信息的角度精度≤0.01°時(shí)，依次執(zhí)行步驟95、步驟96；當(dāng)姿態(tài)信息的角度精度＞0.01°時(shí)，依次執(zhí)行步驟97、步驟98。

步驟95：數(shù)據(jù)處理及控制模塊1將姿態(tài)信息傳輸給測(cè)量數(shù)據(jù)顯示模塊4和測(cè)量數(shù)據(jù)接口模塊6，由測(cè)量數(shù)據(jù)顯示模塊4對(duì)姿態(tài)信息進(jìn)行顯示，由測(cè)量數(shù)據(jù)接口模塊6對(duì)姿態(tài)信息進(jìn)行傳輸。

步驟96：開(kāi)機(jī)狀態(tài)下長(zhǎng)按工作按鍵15，關(guān)閉角度測(cè)量模塊3。

步驟97：數(shù)據(jù)處理及控制模塊1控制測(cè)量數(shù)據(jù)顯示模塊4顯示角度錯(cuò)誤信息，比如顯示“angelerr”。

步驟98：點(diǎn)按工作按鍵15，將角度測(cè)量模塊3進(jìn)行復(fù)位重啟，返回步驟93。

本實(shí)施例進(jìn)一步優(yōu)選地，數(shù)據(jù)處理及控制模塊1采用st公司推出基于arm的32位微控制器stm32f100r1。該微控制器采用armcortexm3芯片，擁有l(wèi)cd、timer、spi、iic、can、adc、dac、rtc、dma等眾多外設(shè)及功能，具有很高的集成度；84個(gè)中斷、16級(jí)可編程優(yōu)先級(jí)，并且所有的引腳盡可作為中斷輸入；成本低、功耗低。

本實(shí)施例進(jìn)一步優(yōu)選地，測(cè)量數(shù)據(jù)顯示模塊4采用alientek的2.4寸lcd顯示屏13，且與測(cè)量數(shù)據(jù)顯示模塊4電連接。lcd顯示屏13上顯示的內(nèi)容有，當(dāng)本實(shí)施例在自檢狀態(tài)時(shí)，顯示自檢信息，比如，“正在自檢”、“自檢完成”、“正?！钡刃畔ⅲ划?dāng)本實(shí)施例處于工作狀態(tài)時(shí)，顯示經(jīng)度、緯度、高程、方位角、俯仰角、距離等信息。

本實(shí)施例進(jìn)一步優(yōu)選地，本實(shí)施例的測(cè)量數(shù)據(jù)接口模塊6采用上述的微控制器stm32f100r1自帶的usb接口控制器，將有效數(shù)據(jù)輸出。

本實(shí)施例進(jìn)一步優(yōu)選地，如圖4所示的本實(shí)施例的自動(dòng)化基線測(cè)量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，紅外收發(fā)光學(xué)鏡頭75設(shè)置在機(jī)殼9的前端，白光觀瞄裝置14設(shè)置在機(jī)殼9的上端，lcd顯示屏13設(shè)置在機(jī)殼9的前外表面，工作按鍵15設(shè)置在機(jī)殼9的前外表面的下方。機(jī)殼9上設(shè)置有分別與gps和北斗衛(wèi)星定位模塊分別對(duì)應(yīng)電連接的gps天線11和北斗天線12。機(jī)殼9上還設(shè)置有與測(cè)量數(shù)據(jù)接口模塊6電連接的對(duì)外數(shù)據(jù)接口插座16。機(jī)殼9下端設(shè)置有吸盤10。本實(shí)施例的自動(dòng)化基線測(cè)量系統(tǒng)采用吸盤式設(shè)計(jì)，使本實(shí)施例既可以作為附件，吸附于其它伺服瞄準(zhǔn)機(jī)構(gòu)上，亦可作為獨(dú)立裝置，置于支架上，比如具有方位、俯仰可調(diào)的搖動(dòng)式三腳架上。

本實(shí)施例的自動(dòng)化基線測(cè)量系統(tǒng)還設(shè)置有電源模塊，該電源模塊采用芯片max761和max765對(duì)電池提供的7.2v電壓進(jìn)行dc—dc變換，為本實(shí)施例提供高效、穩(wěn)定、大功率的電源。電源模塊有四種輸出電壓+12v、-12v、7.2v、5v。

本實(shí)施例能夠達(dá)到的技術(shù)指標(biāo)如下:

一、距離測(cè)量

測(cè)量的距離范圍：5～1500m；

測(cè)距精度：0.5m。

二、角度測(cè)量

方位角范圍：無(wú)限制；

俯仰角范圍：-3°～87°；

測(cè)角精度：0.01°。

三、信息顯示

顯示信息：經(jīng)度、緯度、高程、方位角、俯仰角、距離。

四、可靠性指標(biāo)

平均故障間隔時(shí)間：mtbf≥300h；

平均故障修復(fù)時(shí)間：mttr≤20min；

連續(xù)工作時(shí)間：≥8h。

五、環(huán)境適應(yīng)性

工作溫度：-20～40℃(相對(duì)濕度20―80％)；

儲(chǔ)藏溫度:-20～60℃；

振動(dòng)沖擊：民用級(jí)；

電磁兼容：工業(yè)級(jí)。

六、供電方式

鋰電池7.2v供電。

下面以本實(shí)施例的自動(dòng)化基線測(cè)量系統(tǒng)作為獨(dú)立裝置為第三方提供基線信息為例，測(cè)量待測(cè)點(diǎn)相對(duì)于基點(diǎn)的基線數(shù)據(jù)，來(lái)說(shuō)明本實(shí)施例的工作過(guò)程：

如圖8所示，連接本實(shí)施例的機(jī)殼9上的bds天線12和gps天線11，并將本實(shí)施例置于基點(diǎn)o處，角反射器8置于待測(cè)點(diǎn)m。長(zhǎng)按機(jī)殼9上的工作按鍵15，本實(shí)施例開(kāi)機(jī)自檢，顯示自檢完成后，顯示本實(shí)施例正常。然后通過(guò)本實(shí)施例的機(jī)殼9上的白光觀瞄裝置14精確瞄準(zhǔn)角發(fā)射器8的中心位置，然后點(diǎn)按機(jī)殼9上的工作按鍵15，gps/bds定位模塊5獲取點(diǎn)o的地理坐標(biāo)信息，包括經(jīng)度λ、緯度φ和高程h，并將經(jīng)度λ、緯度φ和高程h傳送給微控制器stm32f100r1。光學(xué)測(cè)距模塊2測(cè)量點(diǎn)o到點(diǎn)m的距離d，并將距離d傳送給微控制器stm32f100r1。角度測(cè)量模塊3測(cè)量點(diǎn)m的姿態(tài)信息，包括方位角β、俯仰角ε，并將方位角β、俯仰角ε傳送給微控制器stm32f100r1。微控制器stm32f100r1分別對(duì)輸入的經(jīng)度λ、緯度φ、高程h、距離d、方位角β、俯仰角ε進(jìn)行數(shù)字濾波解算，獲取精確信息并送往測(cè)量數(shù)據(jù)顯示模塊4。從點(diǎn)按工作按鍵15到測(cè)量數(shù)據(jù)顯示模塊4接收到精確的數(shù)據(jù)信息，整個(gè)過(guò)程大約80s。在80s后，如圖9所示，lcd顯示屏13上將經(jīng)度λ、緯度φ、高程h、距離d、方位角β、俯仰角ε的數(shù)值信息進(jìn)行顯示，圖中經(jīng)度λ值為113.630197，緯度φ值為34.755238，高程h值為79，距離d為471.0m，方位角β值為252.16°，俯仰角ε值為5.16°。同時(shí)微控制器stm32f100r1將輸入的經(jīng)度λ、緯度φ、高程h、距離d、方位角β、俯仰角ε傳送給測(cè)量數(shù)據(jù)接口模塊6，并由對(duì)外數(shù)據(jù)接口插座將這些信息傳送給第三方使用。

本發(fā)明的實(shí)施例實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化定位、測(cè)角和測(cè)距，提高基線測(cè)量的自動(dòng)化程度和精度，測(cè)量效率高，并配置測(cè)量數(shù)據(jù)接口，方便第三方使用。

以上所述僅為本發(fā)明的實(shí)施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說(shuō)明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)變換，或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。