专利名称：三维定位测量仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种测量目标三维位置信息的仪器。
背景技术：
目前，使用双目立体视觉是获得目标三维位置信息的主要手段，常用 的方法是用两个摄像头同步获得立体图像时，再根据立体视觉的原理，计 算出图像公共视野里每一点的深度信息，生成深度图，再提取出目标对应
的深度信息，来确定目标的三维位置信息，但这些设备存在如下问题
1、 设备复杂，运算量大，速度慢。因需要获取目标的视觉信息，设备 上需要安装摄像设备和视觉处理系统，造成设备装配复杂。同时，立体视 觉要求求解立体图像中的每一个对应点，因图像包含了大量丰富信息，使 得逐点对应匹配的速度很慢，造成计算难度和运算量都很大，定位速度慢， 限制了其应用领域。
2、 远距离精度低。这些设备在测量近距离目标时(5米内)具有比较 高的精度，但是在较远距离(5米以外)精度很差甚至无法测量。
3、 准确性容易受外界因素干扰。因这些设备的定位原理是立体视觉原 理，摄像设备在拍摄目标时容易受到光线、目标外形特征、摄像设备特性 等因素的干扰，造成很难准确计算出目标的图像信息，影响了测量准确度。 发明内容
本实用新型要解决的技术问题是现有技术中利用双目视觉原理获取目 标三维位置信息时速度慢、精度低、准确度不高。为解决上述具体问题， 本实用新型釆用以下技术方案 一种三维定位测量仪，包括壳体8、运算电 路2。它的特殊之处是，该运算电路2通过数据连接线连接有激光测距仪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和激光测距仪7三者同轴。
利用本实用新型测量目标三维位置信息的基本原理是对于空间上的
两个已知坐标点，可以确定一条空间直线，当位于这条直线上的任意一未 知点到上述一座标点的距离已知时，则可以确定该未知点的空间坐标。由
于激光测距仪7与两个GPS定位器同轴，即被测目标、激光测距仪7的位 置都在两个GPS定位器所确定的空间直线上。运算电路2根据两个GPS定 位器的三维坐标值、激光测距仪7与被测目标的距离、激光测距仪7与第 一 GPS定位器6间的距离便可计算出被测目标的三维坐标值。
作为本实用新型的一种优选方案，在三维定位测量仪的壳体8上方安 装有瞄准准星1和缺口 3，所述瞄准准星1和缺口 3确定的轴线与第一GPS 定位器6、第二GPS定位器4、激光测距仪7三者确定的轴线平行。
当被测量目标距离太远，导致测量人员因肉眼无法看清落在目标物上 的激光点而无法准确瞄准时，可以利用瞄准准星1和缺口 3辅助瞄准被测 目标。
在本实用新型的壳体8上安装有显示目标三维信息的显示屏9。 运算电路2计算出被测目标的三维位置信息后，可通过数据线将其传
至并显示在显示屏9上，以方便测量人员釆集、记录数据。
本实用新型的运算电路2还通过数据连接线连接有数据输出设备。 为了不同领域的需要，可以在本实用新型壳体内安装数据输出设备，
运算电路2计算出被测目标的三维位置信息后，可通过数据线将其传输至
数据输出设备，与计算机连接或实现远程控制。
由于本实用新型结合了 GPS定位原理和激光测距技术，利用了 GPS定
位的准确性和激光测距仪的高精度，使其具有良好的稳定性。同时，由于
本实用新型的技术原理简单，计算量小，因此速度快、实时性好，设备制
作加工、组装方便，且易操作，经济适用。
由于该实用新型具有上述优点，可广泛用于军事遥感领域或民用勘测
领域的数据搜集、釆集。
图1为本实用新型的主视图(局部剖视)； 图2为本实用新型的右视图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的最佳实施例作进一步详细的说明。200820111869.3
说明书第3/4页
如图l、图2所示，本实用新型三维定位测量仪由壳体8、激光测距仪
7、运算电路2、第一GPS定位器6、第二GPS定位器4、瞄准准星1、缺口 3、电源按钮5、显示屏9组成。激光测距仪7、第一GPS定位器6和第二 GPS定位器4三个设备同轴，且通过数据线与运算电路2相连接。运算电路 2中集成了激光测距仪7至第一 GPS定位器6的距离值。壳体8上方安装的 瞄准准星l和缺口 3确定的轴线与第一GPS定位器6、第二GPS定位器4、 激光测距仪7三者确定的轴线平行。
当需测量目标的三维位置信息时，可按动电源按钮5，使本实用新型处 于工作状态，将从激光测距仪7发射出来的激光東对准被测目标，当被测 目标较远导致肉眼无法看清目标上的激光点时，可以利用由仪器外壳8上 方的瞄准准星1和缺口 3组成的瞄准装置瞄准被测物体，激光测距仪7即 获得了其与被测目标的距离，并将此距离值通过数据线传输至运算电路2。 同时，处于工作状态的第一 GPS定位器6和第二 GPS定位器4将通过卫星 接收获得的自身三维位置信息通过数据线也传输至运算电路2,运算电路2 通过以下原理计算出目标的三维位置信息。
假设第二GPS定位器4为空间点Mj,其坐标为#!, 〗。第一 GPS定位器6为空间点J^，其坐标为《％，條，％》。待测目标为空间点
g,其坐标为(《，督》 3〕。激光测距仪7为空间点，，y到:M^的距离为i:。
测得的0到,的距离为i^。由Mi、 J^确定的空间直线方程为
<formula>formula see original document page 5</formula>
g到的距离为i:+4 ，将其带入空间两点间的距离公式为
(￡+i^)2=(龙2""'f) 2+ (條一梦)2+ (32—S) (2) 运算电路2通过数据线接收到(《2#2， S2) 、 ￡直
信息后，便可计算出+A的值，根据方程组(1)和方程(2),可运算求得
參，《〕，即被测目标的三维位置信息，再将该数据通过数据线传至显示 屏或数据传输设备。
为了不同领域的需要，可以在壳体8上安装与运算电路2有数据连接 的显示屏9，用于显示目标的三维位置信息。也可以在壳体8内安装与运算 电路2有数据连接的数据传输设备，该数据传输设备可以是usb数据接口 ， 也可以是无线传输设备，通过数据传输设备将目标三维位置信息传输至计 算机或无线接收设备，实现数据的采集或远程控制。
权利要求1、一种三维定位测量仪，包括壳体(8)、运算电路(2)，其特征在于该运算电路(2)通过数据连接线连接有激光测距仪(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)和激光测距仪(7)三者同轴。
2、 按照权利1所述的三维定位测量仪，其特征在于壳体(8)上方 安装有瞄准准星(1)和缺口 ( 3 )，所述瞄准准星(1)和缺口 ( 3 )确定的 轴线与第一GPS定位器(6)、第二GPS定位器(4)、激光测距仪(7)三者 确定的轴线平行。
3、 按照权利1或2所述的三维定位测量仪，其特征在于壳体(8) 上安装有显示目标三维信息的显示屏(9)。
4、 按照权利3所述的三维定位测量仪，其特征在于运算电路(2) 通过数据连接线连接有数据输出设备。
专利摘要本实用新型涉及一种测量目标三维位置信息的仪器，名称为三维定位测量仪。为解决现有技术中测量速度慢、精度低、准确度不高的问题，本实用新型结合了GPS定位原理和激光测距技术，提供了一种三维定位测量仪，包括壳体8、运算电路2，该运算电路2通过数据连接线连接有激光测距仪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和激光测距仪7三者同轴。运算电路2根据两个GPS定位器的三维坐标值、激光测距仪与被测目标的距离、激光测距仪与GPS定位器间的距离便可计算出被测目标的三维坐标值。采用这种结构的三维定位测量仪测量速度快、实时性好，易操作，经济适用。
文档编号G01S1/00GK201187990SQ200820111869
公开日2009年1月28日 申请日期2008年5月4日 优先权日2008年5月4日
发明者冯金勋 申请人:冯金勋