Способ определения пространственных координат объекта

 

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОСТРАНСТБЕННЫХ КООРДИНАТ ОБЪЕКТА, согласно которому образзпот две плоскости лазерного излучения, располагают их под углом друг к другу, а в определяемой точке регистрируют пересечения плоскостей лазерного излучения, с фотоприемниками рейки, о т л и чающийся тем, что, с целью упрощенияспособа путем непосредственного определения прямоугольных координат объекта с заданной ориентацией осей, фиксируют места пересечения плоскостей с вертикально ориентированной рейкой в определяемой точке после установления линии Пересечения плоскостей горизонтально и ориентации ее вдоль осевого меридиана , а затем - после изменения ее направления на экваториальное, и по полученным в заданной последовательс ности пересечениям плоскостей лазерse (/ ного излучения с рейкой определяют пространственные прямоугольные координаты объекта. С

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (5D 4 G 01 С 1/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ: -, ГОСУДАРСТ8ЕНКЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Н АВТ0РСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3551722/24-10 (22) 04.02 ° 83 (46) 15.06.88. Бюл. II ?2 (71) Горьковский инженерно-строительный институт им. В.II.×êàëoâà (72) Ф.Г.Кочетов, В.В.Виноградов и В.В.Шарапов (53) 621.396.9(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

9 402736, кл. С 01 С 1/00, 1974

Международная заявка и 81/01195, кл.G 01 С 15/00, 1981. (54)(57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОСТРАНCTBEHHbIX КООРДИНАТ ОБЪЕКТА, согласно которому образуют две плоскости лазерного излучения, располагают их под углом друг к другу, а в определяемой точке регистрируют пересече„„SU„„1155850 А ния плоскостей лазерного излучения, с фотоприемниками рейки, о т л и— чающий с я тем, что, с целью упрощения способа путем непосредственного определения прямоугольных координат объекта с заданной ориентацией осей, фиксируют места пересечения плоскостей с вертикально ориентированной рейкой в определяемой точке после установления линии пересечения плоскостей горизонтально и ориентации ее вдоль осевого меридиана, а затем — после изменения ее направления на экваториальное, и по полученным в заданной последовательности пересечениям плоскостей лазерного излучения с рейкой определяют пространственные прямоугольные координаты объекта.

1155850

Изобретение относится к .геодезическим измерениям и может быть ис.пользовано для выполнения наземной крупномасштабной съемки, а также для определения пространственных координат объекта.

Известен способ определения координат объекта, основанный на развертке лазерного луча в две совмещенные 10 плоскости, согласно которому производят двойное (прямое и обратное) круговое вращение лазерного луча в горизонтальной плоскости, фиксируют начало отсчета направления с помощью 15 фотоприемника, регистрируют сигнал, отраженный от уголкового отражателя, расположенного на объекте,а дальность и угол места до объема получают как функции угловой скорости враще- 20 ния луча. и временных интервалов между регистрациями сигналов. При этом обратное вращение начинают с момента приема отраженного сигнала.

Недостатком спо со ба является о гра25 ниченный диапазон применения из-эа невозможности определения положения объекта в вертикальной плоскости.

Кроме того, информация о положении объекта определяется на основе времяимпульсного преобразования отраженных сигналов, что приводит к усложнению аппаратуры.

Наиболее близким к предлагаемому является способ определения поло- 35 жения объекта, согласно которому в одном пункте разделяют лазерный луч на две части и развертывают их с помощью цилиндрических линз в два сектора, ориентируют их в форме V 40 или Х под известным углом друг к другу, вращают секторы вокруг вертикальной оси прибора. В другом пункте устанавливают рейку с группой датчи,ков, расположенных на заданном рас- 45 стоянии друг от друга, снабжают рейку радиоприемником и мини-ЭВМ, а систему развертки — радиопередатчиком.

Угловое положение рейки определяют по количеству импульсов между исходным направлением и направлением на рейку, а дальность и превышение определяют по расстоянию между датчиками, углу пересечения секторов и параллактическим углам, образованныч центром вращения секторов и точками пересечения их с датчиками рейки.

Недостатком способа является сложность измерительного процесса, обусловленная необходимостью дополнительной развертки лазерного луча в секторы, что приводит к уменьшению интенсивности излучения, а значит, и к снижению дальности действия способа. Определяемые полярные координаты получаются с использованием времяимпульсного преобразования сигналов.

Это приводит к усложнению конструкции прибора, дополнительным погрешностям и необходимости последующего перевычисления координат объектов из полярной системы координат в прямоугольную.

Цель изобретения — упрощение способа путем непосредственного определения прямоугольных координат объекта с заданной ориентацией осей.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу определения про-. странственных координат объекта, по которому образуют две плоскости лазерного излучения, располагают их под углом друг к другу, а в опреде-, ляемой точке регистрируют пересечения плоскостей лазерного излучения с фотоприемниками рейки, фиксируют места пересечения плоскостей с вертикально ориентированной рейкой в определяемой точке после установления линии пересечения плоскостей горизонтально и ориентации ее вдоль осевого меридиана, а затем †. после изменения ее направления на экваториальное, и по полученным в заданной последовательности пересечениям плоскостей лазерного излучения с рейкой определяют пространственные прямоугольные координаты объекта.

На фиг.1 показан принцип отсчитывания по рейке бЬ u g у при ориентировании линии. пересечения плоскостей лазерного излучения по начальному направлению (экваториальный наклон плоскости); на фиг.2 — принцип отсчитывания 4Х при ориентировании линии пересечения плоскостей.ортогонально начальному направлению (меридиональный наклон плоскости); на фиг.З вЂ” случай разнесения плоскостей по вертикали.

Если формирователь две пересекающиеся световые плоскости — одну горизонтальную Р„, вторую наклонную Р— и ориентировать линию пересечения по направлению север-юг (фиг. i ), то максимальный угол L g между плоскостями приходится по направлению з 115585 запад-восток (экваториальный наклон плоскости), а по остальным направлениям он изменяется пропорционально синусу угла О(между направлением

СЮ и заданным направлением (дирекционный угол), т. е.

Ец = Е "sintX

1Î

Так как функция изменения угла у соответствует функции изменения приращений координат Д у, то угол у можно использовать как параллактический для отсчитывания Ь у по рейке, 15 установленной на определяемом объек те,если углу E 0 придать значение, соответствующее определенному коэффициенту К.

Горизонтальную плоскость можно 2б использовать для определения превышения 5h.

Из фиг.1 следует, что (5) При этом, после решения последних двух уравнений мини-ЭВМ замыкает цепь радиопередатчика, который передает к исходной точке М сигнал о необходимости изменить экваториальный наклон на меридиональный. Схема миниЭВМ предусматривает генерирование звукового.или светового сигнала в случаях, когда либо горизонтальная, либо наклонная плоскости не попадают на рейку (проходят соответственно над или под ней). Направления наклона плоскостей (фиг.1, 2), обеспечивают правильность получения знаков приращений координат по четвертям и превышений.

Для технической реализации способа плоскости необходимо разнести на величину Д либо по вертикали, либо по горизонтали, либо в обоих направлениях сразу.

При разнесении по вертикали отсчеты по рейке а„, а следует уменьшить или увеличить на Ь в зависи мости от то1о, подйята или опущена наклонная плоскость относительно горизонтальной. При разносе плоскостей по горизонтали на Д .в отсчеты следует вводить поправки, равные

Ьс@, которые постоянны для определенной конструкции и введение которых заложено в ЭВМ.

Ду = (а — аг) К;

ДЬ= (a -а) К, 25 (2) где а, ау — отсчеты по рейке соответственно по горизон- Эп тальной и экваториаЛЬно наклонной плоскостям в направлении о( а; — отсчет по рейке, равный высоте i линии пересе35 чения плоскостей над исходной точкой.

Если наклонной плоскости придают меридиональный наклон (фиг.2),то мак- симальное значение F параллактиче40 ского угла приходится на направление север-юг, а по всем остальным он изменяется пропорционально косинусу дирекционного угла, т.е. к= с - соз о

В качестве базового устройства может быть использован электронный та5р хометр, который представляет собой объединение в одном приборе угломерного идальномерного блоков.

Способ позволяет производить из. мерения непрерывно, координаты объекта определяют без измерения дальности и горизонтального угла. и может быть использован для определения приращения абсциссы

8 Х (ах aã) (4) Рейка несет на себе одну из известных систем фотоэлементов для автоматического считывания ат, а„, а у и снабжена радиопередатчиком и мини-ЭВМ.

Перед началом работы в мини-ЭВМ вводят значения высоты инструмента а; и координат исходной точки Х, У ч и

Н„,. Мини-ЭВМ вычисляет и выдает на индикатор и в накопитель координаты определяемой точки N

Х ч = Хм + (ax — аг)К.

Ун = 7и + (а — аг)Ке

Н„= Нм + (a; — a )K.

1155850

Редактор Н. Сильнягина Техред А. Кравчук

Корректор В. Бутяга

Заказ 3395

Тираж 680 Подписное

ВПИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Н(-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4