專利名稱：三維定位測量儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種測量目標三維位置信息的儀器。
背景技術(shù)：
目前，使用雙目立體視覺是獲得目標三維位置信息的主要手段，常用 的方法是用兩個攝像頭同步獲得立體圖像時，再根據(jù)立體視覺的原理，計 算出圖像公共視野里每一點的深度信息，生成深度圖，再提取出目標對應(yīng)
的深度信息，來確定目標的三維位置信息，但這些設(shè)備存在如下問題
1、 設(shè)備復(fù)雜，運算量大，速度慢。因需要獲取目標的視覺信息，設(shè)備 上需要安裝攝像設(shè)備和視覺處理系統(tǒng)，造成設(shè)備裝配復(fù)雜。同時，立體視 覺要求求解立體圖像中的每一個對應(yīng)點，因圖像包含了大量豐富信息，使 得逐點對應(yīng)匹配的速度很慢，造成計算難度和運算量都很大，定位速度慢， 限制了其應(yīng)用領(lǐng)域。
2、 遠距離精度低。這些設(shè)備在測量近距離目標時(5米內(nèi))具有比較 高的精度，但是在較遠距離(5米以外)精度很差甚至無法測量。
3、 準確性容易受外界因素干擾。因這些設(shè)備的定位原理是立體視覺原 理，攝像設(shè)備在拍攝目標時容易受到光線、目標外形特征、攝像設(shè)備特性 等因素的干擾，造成很難準確計算出目標的圖像信息，影響了測量準確度。 發(fā)明內(nèi)容
本實用新型要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有技術(shù)中利用雙目視覺原理獲取目 標三維位置信息時速度慢、精度低、準確度不高。為解決上述具體問題， 本實用新型釆用以下技術(shù)方案 一種三維定位測量儀，包括殼體8、運算電 路2。它的特殊之處是，該運算電路2通過數(shù)據(jù)連接線連接有激光測距儀7 和第一 GPS定位器6、第二 GPS定位器4，所述第一 GPS定位器6、第二 GPS 定位器4和激光測距儀7三者同軸。
利用本實用新型測量目標三維位置信息的基本原理是對于空間上的
兩個已知坐標點，可以確定一條空間直線，當位于這條直線上的任意一未 知點到上述一座標點的距離已知時，則可以確定該未知點的空間坐標。由
于激光測距儀7與兩個GPS定位器同軸，即被測目標、激光測距儀7的位 置都在兩個GPS定位器所確定的空間直線上。運算電路2根據(jù)兩個GPS定 位器的三維坐標值、激光測距儀7與被測目標的距離、激光測距儀7與第 一 GPS定位器6間的距離便可計算出被測目標的三維坐標值。
作為本實用新型的一種優(yōu)選方案，在三維定位測量儀的殼體8上方安 裝有瞄準準星1和缺口 3，所述瞄準準星1和缺口 3確定的軸線與第一GPS 定位器6、第二GPS定位器4、激光測距儀7三者確定的軸線平行。
當被測量目標距離太遠，導致測量人員因肉眼無法看清落在目標物上 的激光點而無法準確瞄準時，可以利用瞄準準星1和缺口 3輔助瞄準被測 目標。
在本實用新型的殼體8上安裝有顯示目標三維信息的顯示屏9。 運算電路2計算出被測目標的三維位置信息后，可通過數(shù)據(jù)線將其傳
至并顯示在顯示屏9上，以方便測量人員釆集、記錄數(shù)據(jù)。
本實用新型的運算電路2還通過數(shù)據(jù)連接線連接有數(shù)據(jù)輸出設(shè)備。 為了不同領(lǐng)域的需要，可以在本實用新型殼體內(nèi)安裝數(shù)據(jù)輸出設(shè)備，
運算電路2計算出被測目標的三維位置信息后，可通過數(shù)據(jù)線將其傳輸至
數(shù)據(jù)輸出設(shè)備，與計算機連接或?qū)崿F(xiàn)遠程控制。
由于本實用新型結(jié)合了 GPS定位原理和激光測距技術(shù)，利用了 GPS定
位的準確性和激光測距儀的高精度，使其具有良好的穩(wěn)定性。同時，由于
本實用新型的技術(shù)原理簡單，計算量小，因此速度快、實時性好，設(shè)備制
作加工、組裝方便，且易操作，經(jīng)濟適用。
由于該實用新型具有上述優(yōu)點，可廣泛用于軍事遙感領(lǐng)域或民用勘測
領(lǐng)域的數(shù)據(jù)搜集、釆集。


圖1為本實用新型的主視圖(局部剖視)； 圖2為本實用新型的右視圖。
具體實施方式

以下結(jié)合附圖對本實用新型的最佳實施例作進一步詳細的說明。200820111869.3
說明書第3/4頁
如圖l、圖2所示，本實用新型三維定位測量儀由殼體8、激光測距儀
7、運算電路2、第一GPS定位器6、第二GPS定位器4、瞄準準星1、缺口 3、電源按鈕5、顯示屏9組成。激光測距儀7、第一GPS定位器6和第二 GPS定位器4三個設(shè)備同軸，且通過數(shù)據(jù)線與運算電路2相連接。運算電路 2中集成了激光測距儀7至第一 GPS定位器6的距離值。殼體8上方安裝的 瞄準準星l和缺口 3確定的軸線與第一GPS定位器6、第二GPS定位器4、 激光測距儀7三者確定的軸線平行。
當需測量目標的三維位置信息時，可按動電源按鈕5，使本實用新型處 于工作狀態(tài)，將從激光測距儀7發(fā)射出來的激光東對準被測目標，當被測 目標較遠導致肉眼無法看清目標上的激光點時，可以利用由儀器外殼8上 方的瞄準準星1和缺口 3組成的瞄準裝置瞄準被測物體，激光測距儀7即 獲得了其與被測目標的距離，并將此距離值通過數(shù)據(jù)線傳輸至運算電路2。 同時，處于工作狀態(tài)的第一 GPS定位器6和第二 GPS定位器4將通過衛(wèi)星 接收獲得的自身三維位置信息通過數(shù)據(jù)線也傳輸至運算電路2,運算電路2 通過以下原理計算出目標的三維位置信息。
假設(shè)第二GPS定位器4為空間點Mj,其坐標為#!, 〗。第一 GPS定位器6為空間點J^，其坐標為《％，條，％》。待測目標為空間點
g,其坐標為(《，督》 3〕。激光測距儀7為空間點，，y到:M^的距離為i:。
測得的0到,的距離為i^。由Mi、 J^確定的空間直線方程為
<formula>formula see original document page 5</formula>
g到的距離為i:+4 ，將其帶入空間兩點間的距離公式為
(￡+i^)2=(龍2""'f) 2+ (條一夢)2+ (32—S) (2) 運算電路2通過數(shù)據(jù)線接收到(《2#2， S2) 、 ￡直
信息后，便可計算出+A的值，根據(jù)方程組(1)和方程(2),可運算求得
參，《〕，即被測目標的三維位置信息，再將該數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)線傳至顯示 屏或數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備。
為了不同領(lǐng)域的需要，可以在殼體8上安裝與運算電路2有數(shù)據(jù)連接 的顯示屏9，用于顯示目標的三維位置信息。也可以在殼體8內(nèi)安裝與運算 電路2有數(shù)據(jù)連接的數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備，該數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備可以是usb數(shù)據(jù)接口 ， 也可以是無線傳輸設(shè)備，通過數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備將目標三維位置信息傳輸至計 算機或無線接收設(shè)備，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集或遠程控制。
權(quán)利要求1、一種三維定位測量儀，包括殼體(8)、運算電路(2)，其特征在于該運算電路(2)通過數(shù)據(jù)連接線連接有激光測距儀(7)、第一GPS定位器(6)和第二GPS定位器(4)，所述第一GPS定位器(6)、第二GPS定位器(4)和激光測距儀(7)三者同軸。
2、 按照權(quán)利1所述的三維定位測量儀，其特征在于殼體(8)上方 安裝有瞄準準星(1)和缺口 ( 3 )，所述瞄準準星(1)和缺口 ( 3 )確定的 軸線與第一GPS定位器(6)、第二GPS定位器(4)、激光測距儀(7)三者 確定的軸線平行。
3、 按照權(quán)利1或2所述的三維定位測量儀，其特征在于殼體(8) 上安裝有顯示目標三維信息的顯示屏(9)。
4、 按照權(quán)利3所述的三維定位測量儀，其特征在于運算電路(2) 通過數(shù)據(jù)連接線連接有數(shù)據(jù)輸出設(shè)備。
專利摘要本實用新型涉及一種測量目標三維位置信息的儀器，名稱為三維定位測量儀。為解決現(xiàn)有技術(shù)中測量速度慢、精度低、準確度不高的問題，本實用新型結(jié)合了GPS定位原理和激光測距技術(shù)，提供了一種三維定位測量儀，包括殼體8、運算電路2，該運算電路2通過數(shù)據(jù)連接線連接有激光測距儀7、第一GPS定位器6和第二GPS定位器4。第一GPS定位器6、第二GPS定位器4和激光測距儀7三者同軸。運算電路2根據(jù)兩個GPS定位器的三維坐標值、激光測距儀與被測目標的距離、激光測距儀與GPS定位器間的距離便可計算出被測目標的三維坐標值。采用這種結(jié)構(gòu)的三維定位測量儀測量速度快、實時性好，易操作，經(jīng)濟適用。
文檔編號G01S1/00GK201187990SQ200820111869
公開日2009年1月28日 申請日期2008年5月4日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月4日
發(fā)明者馮金勛 申請人:馮金勛