专利名称：用于测地仪器的测地靶的制作方法
技术领域：
本申请涉及物体的关于物体位置和物体尺寸的测量，特别地涉及测地测量。本发明尤其涉及与用于执行测地测量的测地测量仪器一起使用的测地靶。
背景技术：
在测地测量仪器中，经常进行与布置为距测量仪器一定距离的测地靶有关的测量。测地测量仪器的实施例为经纬仪、视距仪(全部站)(尤其是视频视距仪)、水准测量仪器(水准仪)和激光扫描仪。然而，本申请不限于这些种类的测量仪器。测地靶可以为诸如地标(例如，土壤形成物、建筑物、树木等)的自然靶或者人工靶(例如，测量杆或水准杆、反射器等)。可以通过用户手动地或者通过测量仪器自动地执行测地靶定位。自动定位以及根据需要的测地靶跟踪还称为“追踪”。如果测地靶不是固定的且因此为移动的(例如，在有人工测地靶安装到其上或者无人工测地靶安装在其上的在建筑场地或矿中使用的车辆，由使用者支撑的测量杆，等)，则特别地执行测地靶的自动定位和跟踪。至于所关心的人工测地靶，可以在所谓的被动测地靶和所谓的主动测地靶之间进行区分。在为被动测地靶的情况下，或者是测量仪器检测测地靶本身的图像，或者测量仪器发射辐射线，所述辐射线由被动测地靶反射且由测量仪器检测。被动测地靶的实施例为测量杆和水准杆，以及反射器(尤其是后向反射器)。反射器的实施例为棱镜、反光镜或三棱镜。在WO 2008/014813A1中公开了利用被动测地靶的测地测量仪器的实施例。为了使被动测地靶彼此区分开，US 6，384，907提出每个测地靶包括用于测量目的的一个子靶和用于标识目的的多个子靶。子靶具有用于标识目的的不同颜色和与用于测量目的的所述子靶的固定空间关系。在主动测地靶的情况下，由测地靶本身发射辐射线，所述辐射线由测量仪器接收。 由主动测地靶发射的辐射线可以具有使得由主动测地靶发射的辐射线可与相同种类的其它辐射线区分开的图案(例如，频率或幅值的调制、模拟或数字信息的嵌入、等)。在WO 2008/145158A1中公开了一个能够与测量仪器结合使用的主动测地靶的实施例。US 7，184，151B1提出为测地靶提供在强度和/或尺寸方面彼此区别开的多个主动或被动子靶。这使得多个测地靶可彼此区分开。从WO 92/16817已知从外界选择性地激活主动测地靶。这样，依次激活使得可将几个主动测地靶区分开。已经发现，仍可进一步提高测地靶，以便于可由检测测地靶的测量仪器可靠地检测以及可由测量仪器将所述测地靶与其它测地靶区分开。
发明概述针对上面描述的问题做出本发明。本发明的实施方案提供一种测地靶，测地测量仪器可以将所述测地靶与其它测地靶可靠地区分开，并且同时，相对于可以由用于确定测地靶的身份的测量仪器使用的特征件呈现出大的灵活性。另外的实施方案提供一种用于测地测量仪器的测地靶，所述测地靶可以与用于确定测地靶的身份的测量仪器交互。这种测地靶非常适合于测地测量仪器的自动检测。强调指出的是，在本申请中，术语“测地学”和“测地学的”不限于处理土地和海底的表面的测量和表象的学科，而是在宽泛的意义上涉及到物体的测量、测量技术和位置确定。根据实施方案，用于测地学的测地靶包括支撑件、由所述支撑件支撑的测量靶、由所述支撑件支撑的标识器、和电气或电子控制器。所述标识器包括至少一个标识元件。所述支撑件和所述标识器可以为单独的元件，但是所述支撑件和所述标识器还可以由一个共同的元件形成。根据实施方案，所述支撑件为尤其由诸如例如金属、木头或塑料材料等固体材料形成的杆、板或圆柱体。可选择地，然而，所述支撑件还可以为待测量物体本身，诸如例如车辆或建筑物或地标。所述至少一个标识元件可以在标识元件具有不同的预定光学特性的至少两个光学状态之间切换。因此，标识元件在一种光学状态下具有第一预定光学特性，并且在另外光学状态下标识元件不具有该第一预定光学特性，而是具有另一预定光学特性。例如，所述至少一个标识元件可以具有发射具有第一波长或偏振的辐射线的第一光学状态，以及不发射所述第一波长或偏振的辐射线的至少另一光学状态。根据另一个实施例，所述至少一个标识元件可以具有反射或吸收接收到的第一波长或偏振的辐射线的第一光学状态，以及不反射或吸收第一波长或偏振的辐射线的至少另一光学状态。通过所述至少一个标识元件发射第一波长或偏振的辐射线可以由例如在标识元件本身中产生的辐射线的发射或偏振引起或者由入射到标识元件上的辐射线的反射、吸收或偏振引起。换句话说，所述至少一个标识元件可以例如至少具有在标识元件中产生和发射第一波长或第一偏振的辐射线的第一光学状态，并且所述至少一个标识元件另外至少具有在标识元件中产生和发射分别与第一波长或第一偏振不同的波长或偏振的辐射线的另一光学状态，以使得从测地仪器的角度看测地靶的表象的形状、图形、尺寸或颜色中的至少一项变化。根据另一个实施例，所述至少一个标识元件可以例如至少具有反射或吸收入射到标识元件上的第一波长或第一偏振的辐射线的第一光学状态，并且所述至少一个标识元件另外至少具有反射、偏振或吸收入射到标识元件上的分别与第一波长或第一偏振不同的波长或偏振的辐射线的另一光学状态，以使得在从测地仪器的角度看测地靶的表象的形状、图形、尺寸或颜色中的至少一项变化。例如，所述至少一个标识元件的预定光学特性可以包括不同的颜色、强度、亮度、或偏振。然而，所述至少一个标识元件的不同预定光学特性不限于这些，而是可以为相同波长或相同偏振或者相同波长和相同偏振，还包括不同的嵌入码。控制器配置为限定和选择性地改变所述至少一个标识元件的光学状态。所述控制器可以为例如带有键盘或相应构造的微控制器的开关阵列、跳接器阵列、继电器阵列。
上述测地靶的结构使得可以将身份选择性地赋予测地靶，所述测地靶可以如下灵活的方式与其它测地靶区分开利用控制器对至少一个标识元件的光学状态进行改变。这使得可以将不同的身份(连续地)赋予同一个测地靶并且因此特别灵活地使用测地靶。此外，测地靶的标识器因此可以适合于不同的测量条件(例如，可视化条件、距离、等)。只要能够明确地检测到标识器的标识元件，还可以确定测地靶相对于测地测量仪器的扭曲或倾斜。这可以通过将由测地测量仪器检测到的标识元件的空间位置与标识元件相对于彼此的预知空间位置进行比较来实现。可以执行该操作以便于在处理测量结果时考虑到测地靶的扭曲或倾斜，并且如果需要校正测地靶的方位。而且，只要可以明确地检测到标识器的标识元件并且预知标识元件相对于彼此的空间位置，可以对距测地靶的距离进行大致估计。这可以通过将由测地测量仪器检测到的标识元件的空间位置与标识元件相对于彼此的预知空间位置进行比较来实现。根据实施方案，所述至少一个标识元件为根据电泳、电润湿或微机械控制干涉测量调制的原理、双稳LCD或发光二极管、尤其是有机发光二极管工作的指示器。这些部件具有特别低的能量消耗。在这些部件中的一些中，能量供给仅需要改变标识元件的光学状态， 即，无需能量供给而保持标识元件的光学状态。因此，测地靶不需要或仅需要小量的其自身的能源，这可有利于测地靶的移动使用。标识器的不同标识元件可以为相同部件或不同部件。根据实施方案，所述至少一个标识元件为离散的、空间受限的辐射线发射元件，尤其是聚光辐射源，诸如例如发光二极管、白炽灯、辉光灯(氖灯)或激光器。根据可以与上文所述的实施方案结合的另一个实施方案，所述至少一个标识元件由像素矩阵的一个或多个像素形成。在这种情况下，所述至少一个标识元件由多个标识子元件(像素)构成，其中，由各个标识子元件(像素)发射、反射、偏振或吸收的辐射线的主传播方向基本平行地延伸。在这种背景下，术语“基本平行地”应当理解成如下效果单个标识子元件(像素)的各个主传播方向包含不大于20°、尤其不大于10°、并且更尤其不大于5°的角度。特别地，像素矩阵应当理解成由多个像素、具有两个或多个光学状态的像素构成的监控器屏幕/显示器或矩阵式指示器(例如，点矩阵式显示器或节段式显示器)。 除了光学状态“ON” (发射/发送辐射线)和“OFF” (不发射/发送辐射线)之外，这可以意味着例如，在不同的光学状态下，像素能够发射、反射、偏振或吸收不同波长以及因此不同颜色的辐射线。根据实施方案，测量靶为反射器并且尤其为棱镜、后向反射器、后向反射箔或三垂面反射镜阵列中的一个，并且因此为被动元件。支撑件或标识器的涂层还可以形成例如测量靶。可选择地，测量靶还可以为主动式的，例如由用于发射测量辐射线的辐射源形成。测量靶可以与标识器的至少一个标识元件间隔开或者可以与标识器的至少一个标识元件重合。此外，测量靶可以由支撑件直接支撑或者安装到标识器上并且经由所述标识器连接至所述支撑件。然而，本发明不限于这些实施例。例如，测量靶可以为相对于其可以进行测量的任意靶。根据实施方案，测地靶包括彼此间隔开布置的至少两个、尤其至少三个、并且更尤其至少八个标识元件。标识元件的数量可以为偶数或奇数。然后，测量靶可以布置在连接直线上、并且尤其例如在两个标识元件之间的中心处。此外，测量靶随后可以布置在例如其角点由标识元件限定的规则区域的质心处。这使得可以特别容易地基于标识元件来确定测量靶的空间位置。然而，对于测量靶而言，具有相对于至少一个标识元件的预知空间位置通常是足够的，对于至少一个标识元件的不同光学状态而言，所述预知空间位置可以相同或不同。标识元件可以成对地以相等距离与测量靶间隔开，然而，这不是强制性的。此外，标识元件可以沿着圆圈布置或者布置在规则多边形的角处，尤其是诸如例如尤其是等边三角形的三角形、正方形或立方体等规则多边形。然而，这仅是任选的。根据实施方案，标识元件被定位为使得标识元件形成仅在尺寸上彼此不同的至少两个几何图形。根据一个实施方案，可选择地或者附加地规则布置标识元件。例如，标识元件可以规则地遍及预定区域分布。此外，控制器随后可以配置为同时改变多个标识元件的光学状态，以使具有相同光学状态的标识元件选择性地形成在形状或尺寸中的至少一个方面彼此不同的几何图形。特别地，这些几何图形可以为两维的和规则或不规则的。图形可以具有相同的质心，以使较小的图形位于较大的图形之内。然而，这仅为任选的。根据实施方案，测地靶另外包括可寻址接收器，所述可寻址接收器经由空中接口接收例如控制指令，并且测地靶将控制指令供给到控制器，所述控制指令使得标识器的至少一个标识元件的光学状态变化。空中接口可以为例如基于射频的(发送电磁波)、基于红外线的或者基于声波的，但是本发明不限于这些。例如，接收器的可寻址性可以通过分配数字地址以数字方式或者通过分配特定频率以模拟方式来实现。因此，可以使得测地靶从外部(并且因此为远程地)改变所述至少一个标识元件的光学状态、以及因此测地靶的身份。另一方面，这允许适合于不同的测量条件(例如，适合于局部覆盖的标识器、测地测量仪器和测地靶之间的大空间距离，等)，另一方面，测地靶因此可以向测地测量仪器提供响应以确认测地靶的身份。根据实施方案，测地测量仪器包括标识器检测单元、测量单元和发送器。标识器检测单元配置为基于例如在测量仪器中接收到的辐射线的波长或偏振来检测测地靶的标识器的至少一个标识元件的光学状态。如上所述，辐射线由测地靶的至少一个标识元件发射或吸收或反射。测量单元配置为执行与测地靶的测量靶有关的测量，尤其是距离测量，并且为此目的朝向测地靶发射例如测量辐射线或者使测地靶发射测量辐射线。所述发送器配置为对测地靶的接收器进行寻址并且例如经由空中接口向所述接收器供给控制指令，所述控制指令使得测地靶的标识器的至少一个标识元件的光学状态变化。空中接口可以为例如基于射频的(经由电磁波发送)、基于红外线的或者基于声波的，但是本发明不限于这些。此外，测地测量仪器可以配置为如果测地靶的标识器的至少一个标识元件的光学状态由于控制指令的发送而变化，则确认测地靶的身份。此外，根据实施方案，提供一种系统，除了上文所述的测地靶之前，所述系统包括上文所述的测地测量仪器。在这种情况下，测地测量仪器配置为如果测地靶的标识器的至少一个标识元件的光学状态由于控制指令的发送而变化，则确认测地靶的身份。可选择地或者除此之外，测地测量仪器配置为通过发送控制指令，将测地测量仪器中测地靶的标识器的表象的尺寸调整为测地测量仪器的测量单元的视野。如果测地靶中的标识元件的布置允许通过选择性地激活各个标识元件来限定不同尺寸的测地图形，则这点可特别有帮助。这使得可以通过适当地控制标识元件来实现测地测量仪器中的测地靶的表象的尺寸的变化，并且因此从测地测量仪器和测地靶之间的相同距离处的测地测量仪器的角度看实现标识器的尺寸的变化。根据系统的另一个实施方案，设置至少两个测地靶，并且测地测量仪器的标识器检测单元进一步配置为通过利用各个标识器来标识测地靶并且选择性地连续执行与靶的测量靶有关的测量。用于确定测地靶的空间位置和/或方位的测量方法的实施方案，所述方法可特别地通过上述系统中的上述测地靶和上述测地测量仪器来执行，所述方法包括基于由测地测量仪器接收到的辐射线来检测测量靶的标识器的至少一个标识元件的光学状态；禾Ij用测地测量仪器向测地靶发送控制指令，所述控制指令使得测地靶的标识器的至少一个标识元件的光学状态变化；以及基于由测地测量仪器接收到的辐射线来检测测地靶的标识器的至少一个标识元件的光学状态。如果对测地靶的标识器进行与控制指令对应的变化，则能够明确地标识出测地靶。进而，因此可以将测地靶的标识器调整为难测量状况，尤其是例如难可视化状况。 可选择地或除此之外，还可以基于由测地测量仪器接收到的辐射线来检测测地靶的标识器的至少一个标识元件的光学状态，以便于在由于作为发送控制指令的结果至少一个标识元件的光学状态的变化使得测地靶的标识器的表象的尺寸已经适合于测地测量仪器的视野之后确定测地靶的身份。根据实施方案，所述方法进一步包括由测地仪器向测地靶发射测量辐射线，以便于执行与测量靶有关的测量。可选择地，还可以通过测量仪器指示测地靶发射测量辐射线。根据实施方案，检测测地靶的标识器的至少一个标识元件的光学状态包括生成两维图像，并且利用电子图像处理在所述两维图像中检测至少一个标识元件。根据实施方案，所述方法进一步包括手动地或自动地将测地仪器与一个测地靶或多个测地靶对准。这可尤其在已经基于测地靶的标识器标识出各个测地靶之后来执行。根据实施方案，所述方法进一步包括确定测地靶的方位，并且基于测地靶的确定的方位来校正测量结果。所述方位可以例如基于在测地测量仪器利用电子图像处理生成的两维图像中检测到的测地靶的标识器的至少两个标识元件的空间位置与标识器的至少两个标识元件的已知实际预定空间位置的比较来确定。上述实施方案和实施方案中所指出的方案不需要单独考虑，而是可以彼此结合。
本发明的前述以及其它有利特征将从下面参考附图对本发明的示例性实施方案的详细说明中更加显而易见。注意的是，并不是本发明的所有可能的实施方案均一定呈现出本文所鉴别的优点中的每一个或者任一个。图IA至IC示出了根据不同的实施方案的测地靶的示意性前视图；图2A和2B在不同的方位示出了图IB和IC中所示的测地靶的示意图；图3A至3D示出了可选择地用于图1A-1C中所示的测地靶的标识器的示意性前视9
图4A至4F示意性地示出了图3A中所示的标识器的不同光学状态的实施例；图5A和5B示出了由图IA至IC中分别示出的测地靶和测地测量仪器构成的系统的示意性侧视图和俯视图；图6为用于确定测地靶的空间位置和/或方位的测量方法的流程图；以及图7A至7D示出了可选择地用于图1A-1C中所示的测地靶的标识器的示意性前视图，其中，图7A、7B、7C和7D分别在不同的光学状态下成对地示出了相同的标识器。发明详述在下面描述的示例性实施方案中，功能和结构相似的部件尽可能地由相似的附图标记表示。因此，为了理解特定实施方案的各个部件的特征，应当参考本发明的其它实施方案和概述的说明。下面，参考图IA至IC说明用于测地的测地靶1、1’、1”的三个示例性实施方案。在描述的实施方案中，测地靶1、1’、1”包括支撑测量靶的支撑件和标识器4、4’、 4”。在描述的实施方案中，支撑件为杆2，并且测量靶为后向反射器3。各个标识器4、4’、4” 包括多个标识元件41-44。标识元件41-44中的每一个可以呈现出不同的预定空间特性并且因此可以采用不同的光学状态。设置微处理器5，用于控制标识元件41-44的光学状态。在图IA和图IB中所示的实施方案中，微处理器5容纳在杆2中、形成支撑件、并且电连接至标识元件41至44。在图IA的测地靶1中，标识元件由有机发光二极管41和42形成，发光二极管41 和42中的每一个可以采用预定的光学特性并且因此采用不同的光学状态“关断”、“发射红光”、“发射绿光”和“发射白光”。为此目的，电池8形式的能量源容纳在支撑件2中，该能量源经由微处理器5连接至有机发光二极管41和42。此外，测地靶1包括可寻址接收器6， 所述可寻址接收器6连接至微处理器5并且经由空中接口为微处理器5接收控制指令。在本情况中，接收器6是通过数字方式寻址，但是接收器6还可以经由例如所用频率来寻址。 当然，本发明不限于使用有机发光二极管作为标识元件或者标识元件的四个光学状态。例如，可以使用优选地具有低能耗的其它聚光源，诸如例如定制的发光二极管。后向反射器3 布置在连接有机发光二极管41和42的直线S的中心处，以使得一旦已知有机发光二极管 41和42的位置可以容易地确定后向反射器3的位置。与根据图IA的实施方案相相对比，根据电泳原理工作的指示器41、42和43用作根据图IB的实施方案的测地靶1’中的标识元件。这些类型的指示器呈现出两个预定光学特性、并且因此较高或较低程度地反射或吸收特定波长的辐射线的光学状态。由于根据电泳原理工作的指示器不需要能量来保持光学状态，这个实施方案的测地靶1’不需要具有其自身的能量源。然而，在这个实施方案中以继电器阵列5的形式设置的控制器包括连接器 (未示出)，所述连接器能够供给能量以便于改变指示器41、42和43的光学状态。当然，本发明不限于使用根据电泳原理工作的指示器或反射器作为标识元件或者不限于标识元件的两个不同的光学状态。例如，可以使用不需要能量供应来保持光学状态的其它部件，诸如例如，双稳LCD、根据微机械控制干涉调制原理工作的指示器或反射器或者根据电润湿原理工作的指示器或反射器。在这个实施方案中，后向反射器3同样沿着连接指示器41-43的直线S布置。图IC中所示的实施方案与图IB中所示的实施方案不同，尤其不同之处在于，标识器4”的标识元件41-44不直接由杆2支撑，而是安装到单独板上。如果由于距测地测量仪器大的距离或者由于恶劣观测条件需要标识器特别大，则这点可以是有利的。而且，测地靶 1”的标识元件41-44不是由根据电泳原理工作的指示器形成的，而是由根据电润湿原理工作的指示器形成的。这里，标识元件41-44也不需要能量供应来保持光学状态。当然，本发明不限于使用根据电润湿原理工作的指示器或反射器作为标识元件。例如，可以使用不需要能量供应来保持光学状态的其它部件，诸如双稳LCD、根据微机械控制干涉调制原理工作的指示器或反射器或者根据电泳原理工作的指示器或反射器。在测地靶1”中，测量靶3布置在规则区域的质心F处，所述规则区域的角点由标识元件41-44限定。一旦已经检测到标识元件41-44的位置，这使得可以特别容易且高精度地确定测量靶3的位置。最后，在图 IC的实施方案中，微处理器5不由杆2支撑，而是有标识器4”的板支撑。然而，本发明不限于根据图IA至IC的实施方案的测地靶1、1’、1”。例如，板或诸如例如球等另一固体可以用作支撑件，而不是杆。类似地，诸如例如车辆或建筑物或地标等测量物体本身可以用作支撑件。而且，发射辐射线的主动测量靶可以例如用作测量靶，而不是使用后向反射器。除了电池之外，例如可以使用另外的能量源，优选地为移动式能量源， 诸如储能器或太阳能电池。此外，图IA至图IC的实施方案可以按照期望彼此结合。例如， 正像图IA的实施方案中，图IB和图IC的实施方案可与选择性地包括可寻址接收器和其自身的能量供应源。而且，除了标识器4、4’、4”之外，另外的标识器可以颜色标记或测地图形的形式设置在支撑件上。图2A和图2B为与测地靶1，、1”具有不同方位的图IB和图IC中的测地靶1，、1”
的示意图。在图2A中，从图IB中已知的测地靶1’以角度α关于垂直向倾斜。如果由于空间条件导致测地靶1’不能垂直地定位在测量点处，则可以需要该特征。由于杆2上的发光二极管41-43的布置是已知的，因为基于发光二极管41-43之间的直连接线S可容易地检测测地靶1’的方位，测地测量仪器能够容易地确定角度α。这使得能够校正使用倾斜的测地靶1，执行的测地测量。图2Β示出了从图IC中已知的测地靶1”的如下方位测地靶1”垂直地取向，但是通过相对于测地测量仪器的测量方向的角度β选择。在图5Β中以俯视图示出角度β。结果，板上标识器4”的标识元件41-44的相对空间位置扭曲。测地测量仪器能够标识出这种扭曲。由于标识元件41-44的实际空间位置是已知的，测地测量仪器7能够自动地确定测地靶1”的旋转相对于测地测量仪器7的测量方向的角度β。这使得可以校正测地靶1与测量仪器7的对准。图3A-3D通过实施例的方式示出了可以用作在图1A-1C中所示的测地靶1、1，、1” 中的标识器4、4’、4”的可选方案的标识器4*-4****的前视图。图3Α所示的标识器4*的标识元件41-48定位在正方形的角和边的中心处，并且测量靶3定位在方向的质心处。图;3Β所示的标识器4**的标识元件41-48沿着圆圈定位，并且测量靶3定位在圆圈的中心(并且因此为质心)处。图3C所示的标识器4***的标识元件41-48定位在三角形的角处，并且测量靶3 定位在三角形的质心处。
在图3D所示的实施方案中，标识器4****的标识元件41-46由诸如例如监控器屏幕、矩阵式显示器或电子纸等像素矩阵的不同数量的像素形成，其中，每个像素可以呈现出两个或多于两个的预定光学特性并且因此呈现出光学状态(诸如例如，不同颜色、不同强度、不同偏振等)。在图3D中，标识元件41和44、42和45、43和46由相同数量和布置的像素成对地形成。然而，这不是强制性的，而且，在图3D的实施方案中，测量靶定位在标识器
的外部，并且因此未示出。显然，测量靶定位在标识器4****的外部的事实不排除测量靶相对于标识元件41-46的空间位置预知。适合于用作图3A-3D的标识器的标识就41_48的为如下任何元件所述元件至少具有发射第一波长或第一偏振的辐射线或者吸收接收到第一波长或第一偏振的辐射线的第一光学状态，并且所述元件至少具有分别不发射或不吸收第一波长或第一偏振的辐射线的另一状态。当然，可以偏离图3A-3D中所示的标识元件41-48的数量。而且，标识元件41-48的布置可以任意地组合(例如，带有三角形或正方形的圆圈，带有圆圈的像素矩阵，等)。图4A-4F通过实施例的方式示出了由于标识器4*的各个标识元件41_48所采取的不同光学状态标识器4*如何可具有不同的身份。这使得可以将不同的测地靶彼此区分开或者使得同一个测地靶依次在不同的时间具有不同的身份。在图4A-4F中，黑色点状标识元件41_48代表处于第一光学状态的标识元件 41-48，并且描绘为带有叉的白色圆圈的标识元件代表处于与第一光学状态不同的光学状态的标识元件41-48。因此，标识元件在不同光学状态下具有不同的光学特性。如图4A-4C中所示，可以控制标识元件的光学状态，例如，使得标识器4*的标识元件41-48限定测量靶3定位在其质心处的不同几何图形。然而，这不是强制性的。例如，为了标识出测地靶，控制标识器4*的标识元件使得这些标识元件具有诸如二进制编码的编码也是足够的，如图4D-4F中所示。在二进制编码实施例中，图4D的标识器4*代表测地靶 "No. 1”，图4D的标识器4*代表测地靶“No. 2”，并且图4F的标识器4*代表测地靶“No. 3”。图5A和图5B分别示出了由具有上述结构的测地测量仪器7和测地靶1、1’、1”构成的系统的侧视图和俯视图。在图5A中所示的实施方案中，测地测量仪器7包括标识器检测单元，所述标识器检测单元由两维CCD传感器71形成并且配置为利用测地测量仪器7接收到的辐射线的波长来检测测地靶1的标识器4的至少一个标识元件41-42以及测地靶’的标识器4’的至少一个标识元件41-43的光学状态和空间位置。此外，测地测量仪器7包括由视距仪72形成的测量单元，以便执行与测地靶1和测地靶1’的测量靶3有关的测量并且为此目的而发射辐射线。最后，测地测量仪器7包括发送器73，所述发送器73由带有后继放大器和发送天线的振荡器形成，用于提供空中接口以通过发送相应的电磁波经由测地靶1的各个可寻址接收器6将控制指令选择性地供给测地靶1的控制器5，所述控制指令使得测地靶1的标识元件41-42的光学状态变化。通过发送这样的控制指令并且检测施加到测地靶1的标识器的变化，可以确认与测地测量仪器7相关的测地靶1的身份。尽管描述的实施方案中所示的系统使用了从图1A、图IB中已知的测地靶1、1’，本发明不限于这种使用。可选择地，可以使用落在权利要求的保护范围内的任何其它测地靶。尽管在描绘的实施方案中空中接口基于射频，本发明不限于此。可选择地，光、红外线或超声波可以用于发送控制指令。同样，可以将诸如例如经纬仪、水准仪、激光扫描仪或测距仪等其它测地测量仪器用作测量单元。 作为标识器检测单元，例如，可以将光谱仪用作可选方案。此外，强调的是，仅以非常通用的术语说明了测地测量仪器7。测地仪器7可以包括另外的部件，诸如例如微处理器、能量源或接口。图5B与图5A不同，图5B示出了从图IC中已知的测地靶1 ”，而不是从图1A、图IB 中已知的测地靶1、1’。从图IC中已知的测地靶1”相对于测地测量仪器7的测量方向旋转角度β，也如图2B中所示。该角度β可由测地测量仪器7基于由两维CXD传感器71检测的标识器4”的标识元件41-46的相对布置的扭曲与标识器4”的标识元件的已知实际相对布置的比较来确定。图6示出了用于确定测地靶相对于测地测量仪器的空间位置和方位的测量方法的实施方案。在第一步骤Sl中，测地测量仪器的标识器检测单元与测地靶大致对准。该操作可通过测地测量仪器自动地或者通过用户手动地执行。在随后的步骤S2中，测地测量仪器的标识器检测单元基于标识元件发射、反射或吸收的辐射线的波长和/或偏振来检测测地靶的标识器的至少一个标识元件的光学状态。 在例如不存在辐射线的情况下，可以确定对应的标识元件不活动/关断。在描绘的实施方案中，通过由标识器检测单元接收到的辐射线的光谱分析来执行该步骤。在随后的步骤S3中，测地测量仪器经由空中接口将控制指令传播给测地靶的控制器，所述控制指令使得控制器改变测地靶的标识器的至少一个标识元件的光学状态。在随后的步骤S4中，利用由测地测量仪器接收到的辐射线的波长或偏振再次检测测地靶的标识器的至少一个标识元件的光学状态。结果，可以判定出例如标识元件是否为接通或关断或者标识元件具有怎样的颜色或偏振。与步骤S2不同，在这个实施方案的步骤S4中通过生成测地靶的两维图像并且通过电子图像处理检测测地靶的两维图像中的标识元件来实现该操作。这使得不仅可以确定至少一个标识元件的光学状态，而且可以确定标识元件相对于彼此的空间位置。如果在随后的步骤S5中确定测地靶已经按照作为发送到测地靶的控制指令的结果所期望的方式改变，则确认已经正确地标识出测地靶。在随着的步骤S6中，基于测地靶的标识器的至少两个标识元件相对于彼此的空间位置来确定测地靶的方位。为此目的，使用在步骤S4中生成的测地靶的两维图像。如果响应于控制指令测地测量仪器中的标识器的表象的尺寸被调整成测地测量仪器的视野，则步骤S5另外包括基于其标识器标识出测地靶。随后，在步骤S7中，基于在步骤S4中确定的测量靶相对于至少一个标识元件的空间位置的预知空间位置，测地仪器与测量靶自动对准。在步骤S8中，测地仪器以如下方式执行与测地靶有关的测量测地仪器朝向测地靶发射测量辐射线以获得与测地靶有关的测量结果。在程序终止或者继续与下一个测地靶大致对准之前，考虑到在步骤S6中确定的测地靶的方位，在步骤S9中校正这样获得测量结果。然而，如果在步骤S5中确定没有对测地靶的标识器做出根据控制指令所期望的改变，则显知在步骤S2和S4中没有正确地检测到期望测地靶的标识器。因此，程序返回到步骤Sl中，执行测地测量仪器与测地靶的大致对准。强调的是，步骤S6至S8仅为任选的。图7A-7D示出了可以用作图1A-1C中所示的测地靶1、1，、1”中的标识器4、4，、4”
的可选方案的标识器4#和4 的示例性前视图。图7A和图7B中所示的标识器4#的标识元件41_48和41，-48，定位在两个不同尺寸的正方形的角和边的中心处，较小的正方形位于较大的正方形内。两个正方形的中心重合。测量靶3布置在正方形的质心处。作为标识元件，例如，可以使用在图3A-3D的描述中提及的那些标识元件。图7A和图7B分别通过实施例的方式示出了，从测地测量仪器的角度看，标识器 4#如何可具有不同的尺寸。不同尺寸的标识器4#分别由标识器4#的标识元件41-48和 41’ -48’的不同光学状态来实现。如果外标识元件41-48具有第一光学状态并且内标识元件41’ -48’具有与第一光学状态不同的光学状态，如图7A中所示，则从测地测量仪器的角度看测地靶的标识器4#大。然而，如果内标识元件41’-48’具有第一光学状态并且外标识元件41-48具有与第一光学状态不同的光学状态，如图7B中所示，则从位置距标识器4#恒定距离的测地测量仪器的角度看测地靶的标识器4#相对小。图7C和图7D的标识器4 的结构与图3D的标识器的结构相似。因此，标识元件41-4x由像素矩阵的多个像素形成。参考图3D的说明。在图7C中，具有第一光学状态的像素形成比图7D中较小的图形。因此，从具有相同距离的测地仪器的角度看，图7C的标识器4 表现为比图7D的标识器4 较小。因此，可以通过适当地控制标识元件来改变测地测量仪器中的测地靶的表象的尺寸并且因此改变从位置距测地靶恒定距离的测地测量仪器的角度看标识器的尺寸。如果为测量使用相同种类的测地靴，这点是有利的，其中测地测量仪器和测地靶之间的距离可以为相对小或相对大。如果距离小且标识器太大，则由于标识器比处于该距离的测地测量仪器的视野大，存在测地测量仪器不能够检测到整个标识器的危险。然而，如果距离大且标识器太小，则存在测地测量仪器不能够分辨出各个标识元件并且因此不能够正确地标识出测地靶的危险。测地测量仪器能够通过例如向测地靶发射对应的控制指令来初始化测地靶的表象的尺寸的上述变化。强调的是，上述从测地测量仪器的角度看测地靶的标识器的尺寸的变化仅为任选的。在该背景下应当注意的是，术语“包括”、“包含”、“具有”和“带有”，以及在本说明书中或者权利要求中使用的这些术语的语法变型表示存在诸如陈述的部件、图形、整数、步骤等技术特征的存在，决不是排除一个或多个可选特征、尤其是其它部件、图形、整数、步骤或其组合的存在或附加。尽管已经关于本发明的某些示例性实施方案说明了本发明，显然，许多可选方案、 改动和变型对于本领域技术人员而言是显而易见的。因此，这里所阐述的本发明的示例性实施方案目的在于示例且不以任何方式限制。在不偏离所附权利要求中限定的本发明的主旨和范围的情况下，可以进行各种改变。
权利要求
1.一种用于测地的测地靶，包括支撑件；测量靶，其由所述支撑件支撑；标识器，其由所述支撑件支撑，所述标识器包括至少一个标识元件，所述至少一个标识元件配置为可在至少两个光学状态之间切换，其中，所述标识元件在一种光学状态下具有第一预定光学特性并且在另外的光学状态下不具有所述第一预定光学特性；以及控制器，其配置为改变所述至少一个标识元件的所述光学状态。
2.根据权利要求1所述的测地靶，其中，所述至少一个标识元件为根据电泳、电润湿或微机械控制干涉调制的原理工作的指示器或反射器。
3.根据权利要求1所述的测地靶，其中，所述至少一个标识元件为双稳LCD或发光二极管或有机发光二极管。
4.根据权利要求1至3中的一项所述的测地靶，其中，所述至少一个标识元件由发射辐射线的空间受限的、离散的元件形成。
5.根据权利要求1至3中的一项所述的测地靶，其中，所述至少一个标识元件由像素矩阵的一个或多个像素形成。
6.根据权利要求1至5中的一项所述的测地靶，其中，所述测量靶为反射器或用于发射测量辐射线的辐射源。
7.根据权利要求1至6中的一项所述的测地靶，包括彼此间隔布置的至少两个、或至少三个或至少八个标识元件。
8.根据权利要求7所述的测地靶，其中，所述测量靶沿着连接两个标识元件的直线布置。
9.根据权利要求7或8所述的测地靶，其中，所述测量靶布置在规则区域(F)的质心处，所述规则区域(F)的拐角点由所述标识元件限定。
10.根据权利要求7所述的测地靶，其中，所述标识元件布置为使得所述标识元件形成至少两个不同尺寸的几何图形。
11.根据权利要求7所述的测地靶，其中，所述标识元件规则地布置，并且所述控制器配置为同时改变多个标识元件的光学状态，以使得具有相同光学状态的标识元件选择性地形成在形状或尺寸中的至少一个方面彼此不同的几何图形。
12.根据权利要求1至11中的一项所述的测地靶，进一步包括可寻址接收器，所述可寻址接收器配置为接收控制指令并且将所述控制指令提供给所述控制器，所述控制指令使得所述标识器的至少一个标识元件的光学状态发生变化。
13.一种测地测量仪器，包括标识器检测单元，其配置为基于所述测量仪器中接收到的辐射线来检测测地靶的标识器的至少一个标识元件的光学状态；测量单元，其配置为执行与所述测地靶的测量靶有关的测量；以及发送器，其配置为对所述测地靶的接收器进行寻址并且向所述接收器发送控制指令， 所述控制指令使得所述测地靶的标识器的所述至少一个标识元件的光学状态发生变化。
14.根据权利要求13所述的测地测量仪器，其中，所述测量单元配置为向所述测地靶发射测量辐射线，用于执行与所述测地靶的测量靶有关的测量。
15.一种系统，包括用于测地的测地靶和测地测量仪器， 所述测地靶包括支撑件；测量靶，其由所述支撑件支撑；标识器，其由所述支撑件支撑，所述标识器包括至少一个标识元件，所述至少一个标识元件配置为可在至少两个光学状态之间切换，其中，所述标识元件在一种光学状态下具有第一预定光学特性并且在另外的光学状态下不具有所述第一预定光学特性； 控制器，其配置为改变所述至少一个标识元件的光学状态；以及可寻址接收器，其配置为接收控制指令并且将所述控制指令提供给所述控制器，所述控制指令使得所述标识器的至少一个标识元件的光学状态发生变化； 所述测地测量仪器包括标识器检测单元，其配置为基于在所述测量仪器中接收到的辐射线来检测测地靶的标识器的至少一个标识元件的光学状态；测量单元，其配置为执行与所述测地靶的测量靶有关的测量；以及发送器，其配置为对所述测地靶的接收器寻址并且向所述接收器发送控制指令，所述控制指令使得所述测地靶的标识器的所述至少一个标识元件的光学状态发生变化；其中，所述测地测量仪器配置为如果由于所述控制指令的发送导致所述测地靶的标识器的所述至少一个标识元件的光学状态发生变化，则确认所述测地靶的身份。
16.一种系统，包括用于测地的测地靶和测地测量仪器， 所述测地靶包括支撑件；测量靶，其由所述支撑件支撑；标识器，其由所述支撑件支撑，所述标识器包括至少一个标识元件，所述至少一个标识元件配置为可在至少两个光学状态之间切换，其中，所述标识元件在一种光学状态下具有第一预定光学特性并且在另外的光学状态下不具有所述第一预定光学特性； 控制器，其配置为改变所述至少一个标识元件的光学状态；以及可寻址接收器，其配置为接收控制指令并且将所述控制指令提供给所述控制器，所述控制指令使得所述标识器的至少一个标识元件的光学状态发生变化； 所述测地测量仪器包括标识器检测单元，其配置为基于在所述测量仪器中接收到的辐射线来检测测地靶的标识器的至少一个标识元件的光学状态；测量单元，其配置为执行与所述测地靶的测量靶有关的测量；以及发送器，其配置为对所述测地靶的接收器寻址并且向所述接收器发送控制指令，所述控制指令使得所述测地靶的标识器的所述至少一个标识元件的光学状态发生变化；其中，所述测地测量仪器配置为通过发送所述控制指令，将所述测地测量仪器中的所述测地靶的所述标识器的表象的尺寸调整成所述测地测量仪器的所述测量单元的视野。
17.根据权利要求15或16所述的系统， 包括至少两个测地靶，其中，所述测地测量仪器的所述标识器检测单元配置为基于测地靶各自的标识器标识出所述至少两个测地靶，并且选择性地执行与所述测地靶的测量靶有关的连续测量。
18.一种用于确定测地靶相对于测地测量仪器的空间位置和方位中的至少一项的测量方法，包括基于在所述测地测量仪器中接收到的辐射线来检测所述测地靶的标识器的至少一个标识元件的光学状态；利用所述测地测量仪器向所述测地靶发送控制指令，所述控制指令导致所述测地靶的标识器的所述至少一个标识元件的光学状态的变化；以及基于在所述测地测量仪器中接收到的辐射线来检测所述测地靶的标识器的所述至少一个标识元件的光学状态，从而，如果由于所述控制指令的发送导致所述测地靶的标识器的所述至少一个标识元件的光学状态发生变化，则确认所述测地靶的身份。
19.一种用于确定测地靶相对于测地测量仪器的空间位置和方位中的至少一项的测量方法，包括基于在所述测地测量仪器中接收到的辐射线来检测所述测地靶的标识器的至少一个标识元件的光学状态；利用所述测地测量仪器向所述测地靶发送控制指令，所述控制指令导致所述测地靶的标识器的所述至少一个标识元件的光学状态的变化；以及基于在所述测地测量仪器中接收到的辐射线来检测所述测地靶的标识器的所述至少一个标识元件的光学状态，从而，在由于所述控制指令的发送导致所述至少一个标识元件的光学状态变化而使所述测地靶的标识器的表象的尺寸已经适合于所述测地测量仪器的视野之后，确定所述测地靶的身份。
20.根据权利要求18或19所述的测量方法，进一步包括利用测地仪器向所述测地靶发射测量辐射线，从而执行与所述测量靶有关的测量。
21.根据权利要求18至20中的一项所述的测量方法，其中，检测所述测地靶的标识器的所述至少一个标识元件的光学状态包括生成两维图像，并且利用电子图像处理检测所述两维图像中的所述至少一个标识元件。
22.根据权利要求18至21中的一项所述的测量方法，进一步包括基于所述测地靶的标识器的至少两个标识元件相对于彼此的空间位置来确定所述测地靶的方位；以及基于确定的所述测地靶的方位来校正测量结果。
全文摘要
公开了用于测地的测地靶，包括支撑件、测量靶、标识器和控制器。标识器包括标识元件，配置为在至少两个光学状态之间可切换并且在一种光学状态下具有第一预定光学特性并且在另外光学状态下不具有第一预定光学特性。控制器配置为改变标识元件的状态。还公开了一种测地测量仪器，包括标识器检测单元，其配置为基于接收到的辐射线来检测测地靶的标识器的标识元件的光学状态；测量单元，用以执行与测地靶的测量靶有关的测量；以及发送器，用以对测地靶的接收器寻址并且向接收器发送控制指令，控制指令实现测地靶的标识器的标识元件的光学状态的变化。还公开了一种包括测地测量仪器和测地靶的系统以及测量方法。
文档编号G01C11/00GK102331254SQ20111016001
公开日2012年1月25日 申请日期2011年6月15日 优先权日2010年6月16日
发明者A·厄特巴克, C·格雷塞尔, R·奥尔特勒布 申请人:特里伯耶拿有限公司