专利名称：位置确定方法和大地测量系统的制作方法
位置确定方法和大地测量系统本发明涉及根据权利要求1的前序部分的、用于目标点的位置确定方法、根据权利要求9的大地测量系统、根据权利要求14的大地测量仪和根据权利要求15的用于遥控大地测量仪和从大地测量仪获取数据的手持式数据处理装置。很早就知道了许多用于测量目标点的大地测量方法或者大地测量仪。此时，测量仪至待测目标点的距离和角度被用作空间标准数据，尤其是获取测量仪的地点以及现有的基准点作为所述空间标准数据。这样的测量仪或者说大地测量仪的一个众所周知的例子是视距仪或全站仪，其也被称为电子经纬仪或计算机经纬仪。现有技术中的这样的大地测量仪例如在公开文献EP 1686350中有所描述。这种仪器具有依靠电子传感器的角度距离测量功能，其允许确定到所选目标的方向和距离。角度参数或者距离参数此时在仪器的内参考系中被求出并且必须还可能要与外参考系关联起来以实现绝对位置测定。现代的全站仪具有微处理器，用于数字处理和存储所获得的测量数据。这些仪器一般以结构紧凑集中的方式制成，其中大多将同轴的距离角度测量元件以及计算单元、控制装置和存储装置集成在一台仪器中。根据该全站仪的构建阶段，加入目标光学元件机动化机构、无反射器路程测量机构、自动目标搜索跟踪机构和整个仪器的遥控机构。现有技术公开的全站仪还具有无线电数据接口，用于与外界周边设备(例如数据收集装置)建立无线连接，其尤其可以是便携式数据记录器、野外计算机、笔记本电脑、小型电脑或PDA。借助数据接口，可以将由全站仪收集存储的测量数据发送出去以便在外部进一步处理，读入外界收集的测量数据以便在全站仪中存储和/或继续处理，读入或输出遥控信号以遥控全站仪或者其它外界装置，尤其是在活动野外应用中，以及将遥控软件转送给全站仪。根据待测目标点的设计，测量过程中可达到的测量精度会发生变化。如果目标点例如由一个专门设计的、用于测量的瞄准反射器如全方面棱镜表示，则可以获得比在例如针对室壁上一个待测点进行无反射器测量时准确许多的测量结果。此外这还在于所发出的测量光束具有非点状的而是面状的射束横截面，因而不仅接收到在真正的待测目标点散射的测量光线，而且例如接收来自同样被测量光束照射的目标点视界附近的点的光线。例如， 待测点表面的粗糙度按照已知方式影响到无反射器测量的精度。此外，这种大地测量仪大多具有用于瞄准或对准目标点的瞄准器。在一个简单的实施变型方式中，瞄准器例如以瞄准望远镜的形式构成。此外，现代的仪器还可具有被集成到瞄准望远镜中的、例如同轴或平行取向的用于拍摄图像的摄像机，其中所拍摄的图像尤其能以实况图像的形式被显示在全站仪的显示器和/或其外围设备如数据记录器的显示器上用于遥控。瞄准器的光学元件此时可以具有手控对焦机构如用于改变光学元件焦点位置的调节螺丝，或者具有自动对焦机构，其中焦点位置的变化例如通过伺服马达来实现。 用于大地测量仪的瞄准望远镜的自动对焦机构例如由DE19710722、DE 19926706或者DE 19949580 公开。瞄准器的光学系统尤其包括物镜组、对焦镜组和目镜，它们从物镜侧起按所述顺序安装。对焦镜组的位置取决于物距地设定，以使布置在焦平面内的刻线板上出现清晰的物像。这随后可以通过目镜被看到或者结合同轴设置的摄像机被拍摄到。在带有自动对焦系统的已知的瞄准望远镜中，对焦镜组在按下自动对焦启动键后立即从当前位置移入另一位置，以便对焦至所瞄准的物体。利用相位差测量系统，第一次测量的点被视为所瞄准的物体的实际焦点，因此自动对焦系统驱动对焦镜组朝向对应于该焦点的轴向位置移动，并将对焦镜组停在该轴向位置处。在这样的自动对焦控制中，在执行自动对焦操作之前，需要使瞄准望远镜对准目标。此外，在瞄准棱镜自动对焦时，或者对焦在保持该棱镜的镜座上或者对焦在该棱镜上反射的图像上。就是说，不可靠地确定用自动对焦系统对焦在两个图像中的哪个图像上(镜座图像或望远镜图像)。尤其是，瞄准望远镜的物镜正面可能被视为暗图像，而望远镜壳体的对比一般很强，因而望远镜经常错误地对焦在其自身的、棱镜上反射的图像上，而不是对焦在棱镜上。在利用瞄准反射器的典型的单人测量任务中，例如在陆地上安置一个全站仪。使用者移动装有瞄准反射器的手持式测量杆到待测目标点，随后可以按照如下所述地确定瞄准反射器的位置和目标点的位置。全站仪的控制尤其是由携带测量杆的使用者借助与全站仪无线电通信的数据记录器来遥控进行。数据记录器可以安置在配有瞄准反射器的测量杆上，或者它还可以在测量杆以外由使用者手持操作。瞄准反射器的瞄准此时尤其是可以借助在数据记录器的显示器上显示给使用者的实况图像来进行，该实况图像由作为全站仪瞄准器的摄像机来提供，该摄像机例如同轴地设置在瞄准望远镜中，或者与该瞄准望远镜平行取向地设置。随后，使用者可以使用实况图像将全站仪相应地对准可在实况图像中识别出的期望目标。但如果实况图像没有对焦在目标上，而是对焦在其它距离处，则使用者经常只能困难地在实况图像中发现和识别出目标。这样的错误对焦或者说不适于目标识别的对焦可能因为下述原因而出现的自动对焦功能自动地对焦在位于摄像机图像中央的物体上。但是，在识别和瞄准目标之前，目标通常不在图像中心，而是在图像周边，这使得使用者难以对焦。为了简化发现和识别目标，迄今为止，必须对摄像机光学元件进行复杂的手动二次对焦以便对焦在目标上，从而全站仪随后可以对准能在图像中可清晰识别出的目标。如果大地测量仪具有自动目标搜索功能(其中例如借助回转、形成竖向扇面的测量光束来扫描大的测量仪视界范围)，则可以在全站仪视界内自动发现瞄准反射器。可是， 尤其是当这样自动搜索时在识别瞄准反射器中可能出现问题。例如，也可能将来自在施工场所的用于测量的其它反射器或者在全站仪视界范围内的其它物体(例如车灯或车窗玻璃)记录下来，作为错误的反射光，这种错误的反射光无法与真正的待测瞄准反射器的反射光清楚区分开。为此，目前大多需要使用者费事可靠地识别所记录下的反射光之一，作为瞄准反射器反射光。同样，在自动目标跟踪瞄准反射器时可能出现以下情况，全站仪从视野中失去了瞄准反射器。为了重新找到瞄准反射器，在这里也可以执行自动目标搜索，其中，在上述问题可能出现在从在目标搜索中记下的众多反射物中识别瞄准反射器之时，这些反射物均表示被考虑作为目标点的目标点候选对象。在针对被瞄准的目标点的无反射器测量中，当在测量仪附近视界中在真正被瞄准的目标物周围附近存在其它物体时，还可能出现其它问题。此时可能出现的情况包括所述其它物体也被测量光束照射，并且接收到在该物体上散射的测量光束中的一部分。原则上， 虽然随后能从由不同物体反射的各自测量光束部分中确定多个距离，但因此需要识别至真正待测目标物的距离，以及将该目标物与所求得的距离对应起来。这样的识别和对应，在现有技术的全站仪中大多也由使用者完成，因此是费事且容易出错的。本发明的任务是提供一种改进的依据大地测量仪来测量目标点的位置确定方法。 尤其是，该位置确定方法应该适用于单人测量任务。本发明的另一个任务是简化对期望目标的识别。确切说，为此应该在瞄准目标之前就已经能够将由测量仪的摄像机提供的实况图像快速自动地对焦在目标上，从而能保证改善的目标可识别性。此外，尤其是在利用形成扇面的激光束进行自动目标搜索的过程中，能够通过本发明从众多由其它物体产生的反射光中更简单地识别出目标点反射光。本发明的另一个任务是提供一种改进的测量系统，尤其是就目标点简化识别而言，其用于目标点位置确定；以及一种用于这种测量系统的测量仪和一种用于这种测量系统的数据处理装置。这些任务通过实现独立权利要求的特征部分特征来完成。以替代或有利的方式改进本发明的特征由从属权利要求中得到。在根据本发明的借助大地测量仪的目标点位置确定方法中，尤其是所期望的待测目标点的发现或者说识别被简化和/或自动化。此时，可以根据测量仪例如全站仪或者经纬仪的构建阶段，针对目标识别实现具有不同自动化程度的各种实施方式。具体说，该位置确定方法涉及单人测量任务，其中大地测量仪能够测量地面上的一个或多个点。为此，具有距离和角度测量功能以及瞄准器的测量仪安放于地面。该测量仪可以通过手持式数据处理装置尤其是数据记录器或者野外计算机被遥控。此外，数据处理装置优选设计用于显示、存储和/或进一步处理所记录的测量数据。为了实现大地测量仪和手持式数据处理装置之间的数据通讯，它们分别具有一个无线电模块。为了位置确定，该大地测量仪可以将载有瞄准反射器的手持式测量杆带到待测目标点。依据例如安装在测量杆上的数据处理装置遥控该大地测量仪。但是在目标点的位置确定之前，还需要识别和瞄准目标，这可能关系到前文所述的问题。因为尤其在这样的单人测量任务范围内由同一个使用者操作具有待测目标点的测量杆和手持式数据处理装置，所以该数据处理装置在空间上与目标点相关联。该数据处理装置位于该目标点的预定的较窄半径范围内。例如该半径范围由操作者的臂长和/或测量杆大小限定。根据本发明，根据在测量仪和手持式数据处理装置的第一和第二无线电模块之间的询问信号和/或应答信号的传播时间，确定这两个无线电模块之间的粗略距离，并且该粗略距离被用于目标定位，即显示、发现、识别和/或瞄准目标点。这样，可以简化或者自动化目标点的测量或者定位。例如，在从其至测量仪的距离均为已知(尤其是已经测定)的目标点候选对象集合中识别目标点时，通过根据该粗略距离来分析距离能够复杂程度较低(例如半自动化或
7完全自动化)地实现。尤其是，根据该粗略距离(10)来过滤已知或者测得的目标点候选对
象距离。同样，根据本发明，该粗略距离可以被用于大地测量仪的瞄准器的自动对焦功能， 从而根据该粗略距离进行自动对焦。由此一来，待测目标马上在瞄准器中被自动且至少粗略地对焦，因而能被更好地发现、识别和瞄准。例如瞄准器具有与瞄准望远镜同轴或平行设置的摄像机，其按照本发明自动对焦在粗略距离处的实况图像能在数据处理装置的显示器上被提供给使用者。由此一来，还允许使用者快速简单地识别和控制目标。尤其是如此自动调节瞄准器的光学元件的焦点位置(尤其通过伺服马达)，以使瞄准器对焦在粗略距离处。或者，该粗略距离也可以在对焦控制中仅用于排除多义性，即应该自动对焦在哪个目标或图像上。例如在瞄准棱镜通过现有技术已知的自动对焦机构进行自动对焦时，可以对焦在保持棱镜的镜座上或者棱镜反射的图像上。因为该粗略距离大致与至瞄准棱镜的距离一致，所以现在可以通过比较两个值来正确判断要对焦在哪个物体或图像上，从而能可靠对焦在该棱镜上，并防止在该棱镜上反射图像上的错误对焦。本发明的另一个方面尤其是涉及在测量仪视界范围内自动搜索表示目标候选对象的反射物体的过程。这样的自动搜索过程的功能被整合在大多现代的光电大地测量仪中，其中例如具有竖向扇面的激光束摆动经过水平角度区地发出。目标点也在该仪器的被搜索的视界范围内，但是该目标点尚未被识别为以下考虑的反射物体。在该搜索过程中，借助测量仪，通过至少测量该测量仪至各自目标点候选对象的目标点候选对象距离，来确定考虑作为目标点候选对象的反射点的位置。对此，必须从为其分别确定了一个位置的目标点候选对象集合中识别出目标点， 并且将相应位置对应于该目标点。在所述方法的范围内，尤其是自动且高精度地确定一系列待反射物体的位置，所寻找的目标点位置也在其中。但是此时还不知道所求出的哪个位置具体为该目标点位置。根据本发明，现在为了识别目的而确定从大地测量仪至数据处理装置的粗略距离，所述数据处理装置位于目标点的预定最大容许半径范围内并且与大地测量仪保持无线电连接。该粗略距离的确定此时通过按照信号传播时间原理，分析无线电链路的询问信号和/或应答信号来实现。因为数据处理装置肯定定位在目标点附近，尤其是被固定在具有目标点的反射器杆上，所以如此确定的第一和第二无线电模块之间的粗略距离同样可被视为大地测量仪至目标点的粗略距离。根据数据处理装置相对于目标点的相对位置，此时该粗略距离与从目标点至测量仪的实际距离之差是变化的，因此尽量靠近目标点定位该数据处理装置提高了从目标点候选对象集合中正确识别出目标点的概率，并且降低了识别出错的可能性。此时，识别本身尤其通过选择其通过大地测量仪测定的距离在粗略距离值的规定的最大容许偏差范围内的目标点候选对象来进行。于是隐去(即不用于目标点识别)其距离与粗略距离相差许多的候选对象，也就是说不考虑这些候选对象。此外，最大容许偏差范围例如可以根据用于确定粗略距离的测量精度和/或根据数据处理装置相对于目标点的相对位置来确定。尤其是，也可以根据针对数据处理装置定位而预定的目标点最大容许半径范围来限定最大容许偏差范围，借助该最大容许偏差范围来过滤将被考虑作为目标点的候选对象。除了为识别而进行的目标点候选对象过滤之外，还可以例如针对每个预选的候选对象计算和得到其被识别作为目标点的概率，即决定系数(Bestimmtheitsmass)。用于此的相应计算方法是技术人员已知的。作为粗略距离被用于识别的另一个例子，也可以识别候选对象集合中的、其测量距离最接近粗略距离值的那个目标点候选对象作为目标点。例如，如果除了一个目标点候选对象距离外，所有其它的被测目标点候选对象距离明显偏离粗略距离，从而可以认为将该目标点识别为那个其距离接近粗略距离值的候选对象这种确定是比较可靠的。根据本发明的另一个实施方式，所求出的粗略距离也可以辅助应用在大地测量仪的目标跟踪功能的范围内。这种目标跟踪控制已经整合在一些现代的全站仪中并且很早就被技术人员所知。该功能用于连续通过全站仪来跟踪本身运动的瞄准反射器，并且连续确定目标的实际位置。不过，此时可能出现丢失了由全站仪测量光束提供的与瞄准反射器的光学联系，或者出现错误瞄准和跟踪在地面上的其它反射器。因为尤其在单人测量任务范围内大地测量仪控制着瞄准反射器连同数据处理装置，所以该粗略距离在自动目标跟踪中被辅助用于目标跟踪的控制，尤其是用于检查目标跟踪。例如，可以大致通过目标跟踪控制装置的计算单元连续检查“以光电方式由大地测量仪连续测量的至瞄准反射器的距离是否在粗略距离左右的规定最大距离范围内”，从而可以保证在目标跟踪过程中的瞄准反射器的正确识别。当瞄准反射器的光电测量距离明显不同于粗略距离时(这例如会出现在大地测量仪与瞄准反射器失去光学联系时，或者会出现在目标跟踪错误的反射器时)，例如可以发出报警，从而使用者能检查目标跟踪，需要时可以重新启动。大地测量仪例如是全站仪或经纬仪，并且为了提供无线电数据通讯功能而具有第一无线电模块，即，一个可集成的或插接的单元，该单元用于尤其与其它仪器例如数据处理装置进行测量数据的无线电数据通讯。具有无线电模块的相应的大地测量仪已由现有技术公开。目标点尤其是通过瞄准反射器例如全方面棱镜来显示。在目标点周围的空间误差范围内，即在目标点周围的规定半径范围内，因而就是说紧挨着瞄准反射器，定位该数据处理装置。例如该数据处理装置可以安插在装有瞄准反射器的杆子上并且由使用者操纵，使用者携带瞄准反射器杆子并且将其定位在地面上的待测点上。在数据处理装置需要定位于其中的目标点周围的预定最大容许半径范围中，基本上明确做到同时由一个使用者操作限定目标点的瞄准反射器以及数据处理装置。因此，一般该数据处理装置离瞄准反射器杆的距离没有超过使用者的一个臂长。如从现有技术中知道地，为了实现简化操作，此时数据处理装置尤其是设计用于固定或插装在瞄准反射器杆上。优选地，该数据处理装置以数据记录器或野外计算机形式构成，因此用于收集、进一步处理和/或存储全站仪所测数据以及用于遥控全站仪。此类型的数据记录器或者数据收集装置很早就由现有技术公开。而且该数据处理装置，就是说尤其是数据记录器，也具有无线电数据通讯功能，该功能由第二无线电模块提供。因此，在第一和第二无线电模块之间 (即在测量仪和数据处理装置之间)，可以建立无线电链路，用以相互进行数据通信。如上所述，根据无线电链路的无线电信号来确定两个仪器之间的粗略距离，可依据该粗略距离来简化识别、显示、发现和/或瞄准位于数据处理装置近旁的目标点。根据本发明的、由测量仪和数据处理装置之间的无线电信号求出的粗略距离此时可以被视为大地测量仪至目标点的粗略确定距离。为了确定粗略距离而进行的、对无线电链路的询问信号和/或应答信号的分析此时可以依据现有技术已知的方法来进行。尤其是，两个无线电模块之一可以为此发出呈具有重复频率已知的脉冲形式的询问信号，该询问信号在预定的应答延迟之后通过另一个无线电模块被应答。该应答信号又由发出询问信号的无线电模块接收。在询问信号的发出和相应应答(减去应答延迟)之间的时间间隔现在是无线电信号的从发射无线电模块到应答无线电模块再加上返回路程的传播时间。根据该确定的时间间隔，现在可以求解出两个无线电模块之间的粗略距离。该原理此外很早就由二次雷达技术公开。或者，该粗略距离也可结合唯一的无线电信号来确定。例如第一和第二无线电模块能够动用充分精确同步的时钟的时间信息，载有关于发送时刻的信息的信号可以例如从第一无线电模块发送向第二无线电模块。在接收时求出接收时刻，从而根据所传输的关于发送时刻的信息并且结合接收时刻能确定信号传播时间，并由此确定第一和第二无线电模块之间的粗略距离。在装置方面，根据本发明，由检测无线电信号传播时间的估计单元来确定粗略距离。尤其是，此时第一和第二无线电模块配合地构成，从而呈脉冲形式的询问信号相应地由另一个无线电模块应答。该估计单元可以根据询问脉冲和相应的应答脉冲之间的时间间隔求出粗略距离。根据本发明，如此确定的粗略距离(其结合由雷达技术中知道的信号分析方法通常能够以几分米精度确定)被转发给适于发现、显示和/或识别目标点的部件。根据一种实施方式，设有用于从原先测定的候选对象集合中识别目标点的单元。 例如该单元设计成计算单元，用于执行根据本发明的上述方法的识别步骤。作为替代或者补充，该单元可以具有用于显示粗略距离的显示器，从而由此可以允许使用者过滤测定的候选对象距离并因此从候选对象集合中识别出目标点。如果该部件具有计算单元和显示器，则尤其是可以显示通过计算单元求出的其它信息。例如可以连同粗略距离值一起显示所选择的、在粗略距离的针对识别的最大容许偏差范围内的候选对象距离。此外，可以计算和得到尤其是目标点候选对象距离相对于粗略距离的各自差值。现在能允许使用者从被考虑的预选的目标点候选对象的集合中简单地识别出目标点。根据另一个实施方式，设置用于大地测量仪瞄准器的对焦控制机构作为所述部件，用以根据粗略距离自动对焦。此时，对焦控制机构可以被设计用于自动调节瞄准器光学元件的焦点位置，尤其通过伺服马达进行调节，从而该瞄准器自动连续地对焦在实际求出的粗略距离处。可以在大地测量仪上设置瞄准望远镜、摄像机或带有集成的尤其是同轴取向的摄像机的瞄准望远镜，作为瞄准器。现在，此时可以将由摄像机所拍摄的、至少粗略对焦在待测目标上的图像经由无线电传输给适于遥控的数据处理装置，并在那里在显示器上显示出来。这允许数据处理装置的使用者简单快速地发现、识别和瞄准目标，或者淘汰掉其它现有的但错误的目标。估计单元可以集成在大地测量仪或数据处理装置中。这同样适用于可能有的用于从候选对象集合中识别目标点的计算单元。在例如估计单元被集成到测量仪中，并且用于识别的计算单元被集成到数据处理装置中的情况下，粗略距离例如可以通过现有的无线电通链路被传输给用于识别数据处理装置的部件，从而操作数据处理装置的使用者可以简单识别目标点，或者马上显示出被识别为目标点的候选对象的位置。此外，本发明涉及一种包括程序代码的存储在机读载体上的计算机程序产品，尤其是当该程序在计算机上运行时，其用于执行以下步骤从目标点候选对象集合中识别目标点，所述目标点的距离是分别测定的，通过根据上述方法中的一种方法依据粗略距离来分析所述距离。以下将结合附图示意所示的具体实施例来单纯举例详细描述本发明的方法和本发明的装置，其中也介绍本发明的其它优点，其中
图1表示施工场地的典型测量状况；图2示出全站仪搜索过程，其中确定反射物体的测量参数；图3示出根据粗略距离来选择要被看作瞄准反射器的位置的距离范围；图4示出距离轴，其上标出通过全站仪在搜索过程中测量的至各点的距离以及所确定的粗略距离；图5示意表示本发明位置确定方法的步骤；图6示出无反射器测量状况；以及图7表示安插在瞄准反射器杆上的带显示器的数据记录器，在显示器中显示全站仪摄像机的根据本发明对焦的实况图像。图1-图3表示在施工场地的典型测量状况，其中要高精度地确定目标点1的位置。为此，在地面上安放一个全站仪，作为大地测量仪2。使用者移动带有瞄准反射器的手持式测量杆到待测的目标点1。全站仪的控制由携带测量杆的使用者借助与全站仪无线电通信的数据记录器(作为手持式数据处理装置幻来进行。数据记录器此时可以安装在瞄准反射器杆上，或者还可以由使用者在测量杆之外手持。这样使用数据记录器表明其定位在待测目标点1周围最多约1至2米半径的预定半径范围8内，其中最大容许半径范围如图1所示。为了进行无线电数据通讯，数据记录器和全站仪分别具有一个无线电模块4、5。术语“无线电模块”此时指这样的机构，它允许与其它无线电装置进行无线电通信。这样的无线电装置或者说带有集成或插接的无线电调制解调器的全站仪和数据记录器，即具有无线数据通讯能力的全站仪和数据记录器，很早就由现有技术公开了。图示的作为大地测量仪2的全站仪此外具有自动目标搜索功能，其中，借助回转的形成竖向扇面的测量光束被扫描测量仪2的一定的视界范围。此时，由瞄准反射器产生的反光被全站仪记录下来，但也有由其它安置反射器和其它反光物体例如车辆后灯产生的干扰反光被全站仪记录下来。将如图2所示意的，扫描过程范围内产生反光、且因而代表是目标点候选对象11的所有物体被认为是瞄准反射器的物体，并确定它们的位置。这些目标点候选对象11的位置的确定此时如现有技术所公开的那样，按照光电方式测量从全站仪分别到目标点候选对象11的各目标点候选对象距离和尤其是还有目标点候选对象角度来进行。根据本发明，现在，数据记录器的无线电模块5除了真正的数据通讯外，还发出重复频率已知的脉冲形式的询问信号。这种询问脉冲由全站仪的无线电模块4在规定的应答延迟之后同样按照脉冲形式以应答信号应答。所述应答信号又由数据记录器的无线电模块 5接收，并且通过例如集成在数据记录器中并因而未被单独示出的电子分析部13确定在发送询问信号和接收应答信号之间的时间间隔。此外，该电子分析部13在知道应答延迟和无线电信号的传播速度和应答延迟的情况下，根据该时间间隔求出数据记录器无线电模块5 和全站仪无线电模块4之间的粗略距离10。或者，也可以采用现有技术公开的其它方法，根据数据记录器和全站仪之间的无线电信号来确定这种粗略距离10。同样，用于确定粗略距离10的分析部也可以被集成到全站仪中，代替被集成到数据记录器中。因为数据记录器定位在目标点1附近的半径范围8内(在特定情况下，该数据记录器安置在瞄准反射器杆上)，所以粗略距离10也可以被视为从全站仪到目标点1的粗略距离。因此，根据本发明，如此确定的粗略距离10可以用于从目标点候选对象11的集合中识别出目标点1，其中，对于这些目标点候选对象11来说，它们到全站仪的距离已经分别精确测量得到。为此，数据记录器具有例如同样集成于其中、因而未单独示出的单元14，尤其是计算单元，其将所测得的目标点候选对象距离和求出的粗略距离10两者进行比较。例如，只要某个目标点候选对象11的所测得的目标点候选对象距离在所测得的目标点候选对象距离集合中最接近粗略距离10的值，那么该目标点候选对象11就可以被识别为目标点1。或者，可以通过计算单元来完成可能被识别为目标点1的目标点候选对象11的选择。为此，可以规定在粗略距离10值左右的最大容许偏差范围12，并且可以选出其目标点距离值位于该偏差范围12内的那些目标点候选对象11。如果某个目标点候选对象11至全站仪的当时测量的距离值与粗略距离10相差超过容许限度，则该目标点候选对象11可以被隐去而不用于识别，就是被过滤掉。图3示出了这种结合粗略距离10来确定的容许偏差范围12，用以滤除目标点候选对象11。现在可以挑选在此范围内的目标点候选对象11，并且向使用者指明以便识别目标点1。在数字例子中，在搜索过程中通过全站仪仅举例地记录下五个反光，此时相对产生该反光的物体(目标点1也包括在其中)的各距离和角度被高精度测定。作为距离，求出例如10. 424米、17. 654米、24. 342米、35. 684米和59. 782米。在同时通过分析无线电通信信号对从全站仪无线电模块和数据记录器无线电模块(其位于目标点1附近)两者之间的粗略距离10进行求解中，例如求出18. 5米的值。如果现在为了识别目的例如限定粗略距离10左右士2米范围为最大容许偏差范围12，则在通过计算单元自动进行的、结合取决于粗略距离10的偏差范围12过滤五个距离时，唯一挑出17. 654米距离，而其它四个距离被隐去。就是说在此情况下，17. 6M米距离被认为是所寻找的目标点距离，以及与该距离相关地测量的空间角度指定作为所寻找的目标点角度，从而得到目标点位置，或者或许最终可以提供给全站仪以便自动目标跟踪。图4在简图中示出由全站仪测定的到目标点候选对象11的目标点候选对象距离， 这些距离分别记录在两维距离射线上。同样示出了根据本发明而确定的用于识别目标点1的粗略距离10。此外，在粗略距离10周围，记录下目标点候选对象11的最大容许偏差范围12，其用于将目标点候选对象11识别作为目标点1。就是说，在所示情况下，将这样的目标点候选对象11被识别为目标点1，所述目标点候选对象11的目标点候选对象距离是所有已确定的目标点候选对象距离的集合中唯一一个位于容许偏差范围12内的。因此，针对该候选对象高精度确定的位置现在可以作为所寻找的目标点位置被指定给该目标点1。图5示意示出位置确定方法的一个实施例的多个步骤。在全站仪无线电模块和数据记录器无线电模块之间建立50无线电链路，其中该数据记录器设计用于遥控全站仪，在本方法范围内，该数据记录器定位在待测目标点附近的最大容许空间半径范围内。此外，通过光电测量全站仪针对各个目标点候选对象光电测量目标点候选对象距离、尤其还有目标点候选对象角度，以光电方式确定53目标点候选对象的位置。尤其是，在自动搜索过程52中，可以根据位于全站仪视界范围内的反射物体(因此该物体代表了目标点候选对象)来确定这些位置。例如根据本发明，在时间上同时地根据无线电通信的询问信号和/或应答信号的传播时间来确定51在全站仪无线电模块和数据记录器无线电模块之间的粗略距离。借助该粗略距离，就是说通过采用该粗略距离，随后执行目标定位54，即，尤其从候选对象集合中识别出目标点。被识别为目标点的目标点候选对象的高精度确定的位置现在可以被指定阳为所寻找的目标点位置。图6示出了无反射器测量情况，其中前房屋墙壁的目标点1的位置将要利用安放于地面的作为大地测量仪2的全站仪来测量。全站仪此时由作为数据处理装置3的手持式数据记录器通过无线电链路来遥控。 数据记录器被紧挨着该房屋墙壁的待测目标点1的使用者操纵。目标点1的测量通过全站仪朝向目标点1发射光束来进行。因为该光束的光束横截面不是点状，而是面状，所以在所示情况下，测量光束不仅照射前房屋墙壁的所瞄准的目标点1，而且还照射了停放的车辆背面的一部分以及背景中的第二房屋的墙壁部分。因此接收到由不同物体(其也表现为目标点候选对象11)分别反射的测量光束反射部分。原则上， 现在可以根据所接收的测量光束求出至前房屋墙壁的真正目标点1的距离，以及至后面房屋的墙壁以及汽车背面的距离。在没有额外措施的情况下无法实现将特定距离对应至相应的物体，即，其中哪个是干扰距离，而哪个是真正寻找的目标点1距离。根据本发明，现在根据全站仪和数据记录器之间的无线电信号来确定粗略距离。 因为数据记录器的使用者接近目标点1，就是说在其规定的最大容许空间半径范围内，所以结合所求出的粗略距离从多个确定的目标点候选对象距离中识别出所寻找的目标点1距离。为此，可以按照如上所详述，将目标点候选对象距离与粗略距离进行比较，并且例如将其值最接近粗略距离值的距离确定为对应于目标点1的目标点距离。图7示出本发明测量系统6，其具有呈全站仪形式的大地测量仪2和手持式数据处理装置3。在此，安置在瞄准反射器杆上、呈数据记录器形式的数据处理装置3具有显示器 9，在显示器上显示全站仪摄像机的根据本发明对焦的实况图像。为此，全站仪作为瞄准器 7具有带有相应光学元件的摄像机，其可选地被整合在瞄准望远镜中。数据记录器此时在空间上与目标点1关联，并且位于目标点1附近的规定的较窄半径范围内。
根据本发明，根据在全站仪和数据记录器的第一和第二无线电模块之间的无线电通信的询问信号和/或应答信号的传播时间，确定这两个仪器之间的粗略距离，该粗略距离被用于简化目标点1的发现，尤其是用于全站仪摄像机图像的自动对焦。例如，依据粗略距离的自动对焦可以通过用于瞄准器9的对焦控制机构15来实现。这样，待测目标可以在瞄准器内被连续自动对焦，因而在摄像机图像中被更好地发现、 识别和瞄准。尤其是，此时瞄准器光学元件的焦点位置按照如下方式自动地、尤其通过伺服马达来调节，即瞄准器7对焦在粗略距离上。当然，所示的附图仅示意表示可能的实施例。不同手段也可以相互组合以及与现有技术中的方法组合。
权利要求
1.一种待测目标点(1)的位置确定方法，所述方法利用-大地测量仪O)，尤其是全站仪或者经纬仪，所述大地测量仪具有距离和角度测量功能以及瞄准器(7)，并且所述大地测量仪具有第一无线电模块0)，-手持式数据处理装置(3)，尤其是用于所述测量仪O)的数据记录器，所述手持式数据处理装置具有第二无线电模块(5)，其中所述数据处理装置C3)定位在所述目标点(1)的预定半径范围(8)内，所述方法包括以下步骤-在所述第一和所述第二无线电模块(4，幻之间建立(50)无线电链路；以及 -确定(53)所述目标点(1)的位置， 所述方法的特征在于，-根据所述无线电链路的询问信号和/或应答信号的传播时间来确定(51)所述第一和所述第二无线电模块(4，5)之间的粗略距离(10)；以及-所述粗略距离被用于通过显示、发现、识别和/或瞄准所述目标点(1)的方式来进行目标定位(54)。
2.根据权利要求1所述的位置确定方法，其特征在于，所述粗略距离(10)被用于 -通过根据所述粗略距离(10)过滤到所述测量仪( 的距离，从目标点候选对象(11)的候选对象集合中识别出所述目标点(1)，其中，所述目标点候选对象到所述测量仪O)的距离均为已知，和/或-所述瞄准器(7)的自动对焦功能，从而根据所述粗略距离(10)实现自动对焦。
3.根据权利要求2所述的位置确定方法，其中所述粗略距离(10)至少被用于识别所述目标点⑴，其特征在于，选出其距离值在粗略距离(10)的值左右的规定的最大容许偏差范围(12)内的每个目标点候选对象(11)，尤其是其中，所述最大容许偏差范围(I2)是 -根据确定所述粗略距离(10)的测量精度，和/或-根据所述数据处理装置( 相对所述目标点(1)的相对位置，尤其是还根据所述预定半径范围(8) 来确定的。
4.根据权利要求3所述的位置确定方法，其特征在于，将其距离值最接近所述粗略距离(10)的值的目标点候选对象(11)识别为所述目标点(1)。
5.根据权利要求3或4所述的位置确定方法，其特征在于，针对所述目标点候选对象 (11)，确定被识别为所述目标点(1)的概率。
6.根据权利要求3至5之一所述的位置确定方法，其特征在于，当所述测量仪自动搜索 (52)规定的视界范围，以寻找表现为所述目标点候选对象(11)的反射物体之时，实现对所述目标点候选对象(11)的相应距离以及尤其是相应角度的测量。
7.根据权利要求3至6之一所述的位置确定方法，其特征在于，将被识别作为所述目标点(1)的目标点候选对象(11)的测定位置指定(55)给所述目标点(I)0
8.根据权利要求1至7之一所述的位置确定方法，其中所述粗略距离(10)至少被用于所述瞄准器(7)的自动对焦，其特征在于，按照下述方式自动地尤其是通过伺服马达来调节所述瞄准器(7)的光学元件的焦点位置，即，该瞄准器(7)对焦在所述粗略距离(10)处， 其中所述瞄准器(7)被构成为 -瞄准望远镜， -摄像机，或者-带有与之同轴或平行取向的摄像机的瞄准望远镜，其中，尤其在所述数据处理装置(3)的显示器(9)上显示出所拍摄的摄像机图像。
9.一种用于确定目标点(1)位置的大地测量系统(6)，其具有-大地测量仪O)，尤其是全站仪或经纬仪，所述大地测量仪具有 第一无线电模块G)， 距离和角度测量功能，所述距离和角度测量功能用于确定反射物体的位置，所述反射物体表示一个候选对象集合的目标点候选对象(11)， 瞄准器(7)，和 尤其用于在视界范围内的目标点候选对象(11)的搜索功能，以及 -在空间上与所述目标点(1)关联的手持式数据处理装置(3)，尤其是数据记录器，所述数据记录器具有用于所述测量仪O)的遥控功能，所述数据记录器具有被设计用于与所述第一无线电模块(4)通讯的第二无线电模块(5)， 其特征在于，-电子估计单元(13)，所述电子估计单元被设计用于根据所述第一和所述第二无线电模块(4，幻之间的无线电链路的询问信号和/或应答信号的传播时间来确定所述第一与所述第二无线电模块(4，5)之间的粗略距离(10)，-下列组成部分中的至少一个，所述组成部分使用所述粗略距离(10) 用于从所述候选对象集合中识别出目标点(1)的单元(14)，或者 用于所述瞄准器(7)的对焦控制机构(15)，其根据所述粗略距离(10)来自动对焦。
10.根据权利要求9所述的测量系统(6)，其特征在于，所述估计单元(1 或是集成到所述测量仪O)中，或是集成到所述数据处理装置(3)中。
11.根据权利要求9或10所述的测量系统(6)，其中至少设有所述用于识别目标点(1) 的单元(14)，其特征在于，所述单元(14)被构成为计算单元，其根据所述粗略距离(10)对目标点候选对象(11)进行过滤，以便从所述候选对象集合中识别出目标点(1)，-尤其是所述识别是根据权利要求3至7之一所述的方法完成的，以及 -尤其是所述计算单元被集成到所述测量仪O)中。
12.根据权利要求9至11之一所述的测量系统(6)，其中至少设有用于瞄准器(7)的所述对焦控制机构(15)，其特征在于，所述对焦控制机构(15)被构成用于自动调节所述瞄准器(7)的光学元件的焦点位置， 具体是通过伺服马达进行调节，从而所述瞄准器(7)对焦在所述粗略距离(10)处，其中所述瞄准器(7)按照被构成为 -瞄准望远镜， -摄像机，或者-具有与之同轴或平行取向的摄像机的瞄准望远镜，尤其是在所述数据处理装置(3)的显示器(9)上显示所拍摄的摄像机图像。
13.根据权利要求9至12之一所述的测量系统(6)，其特征在于， -所述目标点(1)被构成为瞄准反射器并且被固定在反射器杆上，以及 -所述反射器杆具有用于插接所述数据处理装置(3)的容座。
14.用于根据权利要求9所述的测量系统(6)的大地测量仪O)，尤其是全站仪或经纬仪，所述大地测量仪具有-第一无线电模块G)，-距离和角度测量功能，其用于确定反射物体的位置，所述反射物体表示一个候选对象集合的目标点候选对象(11)， -瞄准器(7)，以及-尤其是用于在视界范围内的目标点候选对象(11)的搜索功能， 其特征在于，-电子估计单元(13)，所述电子估计单元被设计用于根据所述第一和所述第二无线电模块(4，幻之间的无线电链路的询问信号和/或应答信号的传播时间来确定从所述第一无线电模块(4)到在空间上与目标点(1)关联的所述第二无线电模块(5)两者之间的粗略距离(10)，-下列组成部分中的至少一个，所述组成部分使用所述粗略距离(10) 用于从所述候选对象集合中识别出目标点(1)的单元(14)，或者 用于所述瞄准器(7)的对焦控制机构(15)，其根据所述粗略距离(10)来自动对焦。
15.一种用于根据权利要求9所述的测量系统(6)的手持式数据处理装置(3)，尤其是数据记录器或野外计算机，其中所述数据处理装置(3)-被构成用于遥控和收集大地测量仪O)的数据， -能在空间上与需要通过大地测量仪(2)测量的目标点(1)关联，并且 -具有第二无线电模块(5)， 其特征在于，-电子估计单元(13)，所述电子估计单元被设计用于根据所述第一和所述第二无线电模块(4，幻之间的无线电链路的询问信号和/或应答信号的传播时间来确定所述第一无线电模块⑷与所述第二无线电模块(5)两者之间的粗略距离(10)，以及-用于从候选对象集合中识别出目标点(1)的单元(14)，其中所述单元(14)被构成为 计算单元，其用于尤其是按照根据权利要求3至7之一所述的方法根据所述粗略距离 (10)来过滤目标点候选对象(11)，从而识别出目标点(1)，和/或 用于显示所述粗略距离(10)的显示器(9)。
全文摘要
本发明涉及一种用于目标点(1)的位置确定方法，其利用具有距离和角度测量功能及瞄准器的大地测量仪(2)、尤其是全站仪或者经纬仪，该大地测量仪具有第一无线电模块(4)，以及手持式数据处理装置(3)、尤其是用于测量仪(2)的数据记录器，该手持式数据处理装置具有第二无线电模块(5)。该数据处理装置(3)定位在目标点(1)的预定半径范围中。在该方法范围内，在第一和第二无线电模块(4，5)之间建立无线电通信，并且确定目标点(1)的位置。根据本发明，根据无线电通信的询问信号和/或应答信号的传播时间，确定第一和第二无线电模块(4，5)之间的粗略距离，所述粗略距离被用于通过显示、发现、识别和/或瞄准所述目标点(1)的方式来进行目标定位，或者被用于区分出其他可能的目标点候选对象(11)。
文档编号G01S13/86GK102239424SQ200980148431
公开日2011年11月9日 申请日期2009年11月12日 优先权日2008年12月3日
发明者D·尼德尔, 阿拉斯泰尔·格林 申请人:莱卡地球系统公开股份有限公司