一种实时无线测距装置的制作方法

本实用新型属于无线测距技术领域，具体涉及一种实时无线测距装置。

背景技术：

目前，水准测量仍是测量高程的主要手段。在传统的国家水准测量规范中，考虑到大气折光误差、i角误差以及地球曲率对高程精度的影响，均要求测站前后视距差及前后视距累积差控制在国家等级水准测量视距要求范围内。外业中通常用皮尺、测绳、量步等方法保证前后视距基本相等，尤其在待测路线存在自然或者人为因素障碍，如沟壑、胡泊，建筑等时，极大地降低水准测量的效率及精度。另外，相对于光学水准仪，光电传感器在测量速度快和精度高等方面有很大的提高，但是没有改变前后视距基本相等的工作方式，依旧存在很大的困难。目前激光测距成为测量前后视距的主要手段，但是在每次移动后，都需要通过瞄准，测距，架设仪器，直到满足精度要求，耗费时间和降低工作效率。因此，现如今缺少一种结构简单、携带方便、设计合理、响应快的实时无线测距装置，通过实时测量前后视距，可以解决先瞄准仪器，再测距的麻烦，快速确定水准仪和尺子距离，不需要考虑由于测量误差导致前后视距差超限，使得精度有很大的提高，满足国家各等级水准测量的要求，可作为检查数据的指标。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种实时无线测距装置，其设计新颖合理，可实时快速的测量水准仪与水准尺前后视距，精度高，避免先瞄准仪器，再测距带来的测量麻烦，同时避免人工测量带来的误差导致前后视距差超限，便于推广使用。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种实时无线测距装置，其特征在于：包括水准仪以及均与水准仪配合的前视水准尺和后视水准尺，前视水准尺的顶端安装有前视棱镜，后视水准尺的顶端安装有后视棱镜，水准仪顶部中心位置安装有用于分别无线探测前视棱镜和后视棱镜的方位及距离的无线测距器，无线测距器包括主处理器以及均与主处理器相接的存储器和计时器，主处理器的输出端接有用于向前视棱镜和后视棱镜无线发射电磁波信号的雷达发射器，主处理器的输入端接有雷达接收调理器，所述雷达接收调理器包括依次连接的接收天线、滤波器、信号放大器和解调器。

上述的一种实时无线测距装置，其特征在于：所述水准仪底部设置有用于支撑水准仪的三脚架。

上述的一种实时无线测距装置，其特征在于：所述主处理器的输出端接有用于显示水准尺与水准仪的水平间距的显示器。

上述的一种实时无线测距装置，其特征在于：所述滤波器为带通滤波器。

上述的一种实时无线测距装置，其特征在于：所述计时器为计时器TDC-GP2。

上述的一种实时无线测距装置，其特征在于：所述主处理器为TM87PS38N微处理器。

上述的一种实时无线测距装置，其特征在于：所述TM87PS38N微处理器上连接有用于指示雷达发射器发射信号的发射指示灯和用于指示所述雷达接收调理器接收信号的接收指示灯。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

1、本实用新型通过在前视水准尺和后视水准尺的顶端分别安装棱镜，用于反射雷达信号，前视水准尺和后视水准尺的使用不受环境地势的限制，使用灵活方便，便于推广使用。

2、本实用新型通过在水准仪的顶部中心位置安装无线测距器，采用雷达探测的方式无线向前视棱镜和后视棱镜发射无线探测信号，获取前视棱镜和后视棱镜的距离以及雷达信号的俯仰角，利用，主控制器与计时器的配合统计雷达信号往返的时间，便于计算水准仪与前视水准尺和后视水准尺的前后视距，数据获取精准，精度高，满足国家各等级水准测量的要求，可靠稳定，使用效果好。

3、本实用新型设计新颖合理，通过接收天线接收雷达的电磁信号并将该电磁信号转换为电流信号，采用滤波器去除接收信号中的干扰，通过信号放大器对有用信号进行信号放大，满足主处理器信号处理的要求，便于推广使用。

综上所述，本实用新型设计新颖合理，可实时快速的测量水准仪与水准尺前后视距，精度高，避免先瞄准仪器，再测距带来的测量麻烦，同时避免人工测量带来的误差导致前后视距差超限，便于推广使用。

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型的电路原理框图。

附图标记说明:

1—水准仪； 2—前视水准尺； 3—后视水准尺；

4—三脚架； 5—无线测距器； 5-1—雷达发射器；

5-2—主处理器； 5-3—接收天线； 5-4—滤波器；

5-5—信号放大器； 5-6—解调器； 5-7—显示器；

5-8—存储器； 5-9—计时器； 6—前视棱镜；

7—后视棱镜。

具体实施方式

如图1和图2所示，本实用新型包括水准仪1以及均与水准仪1配合的前视水准尺2和后视水准尺3，前视水准尺2的顶端安装有前视棱镜6，后视水准尺3的顶端安装有后视棱镜7，水准仪1顶部中心位置安装有用于分别无线探测前视棱镜6和后视棱镜7的方位及距离的无线测距器5，无线测距器5包括主处理器5-2以及均与主处理器5-2相接的存储器5-8和计时器5-9，主处理器5-2的输出端接有用于向前视棱镜6和后视棱镜7无线发射电磁波信号的雷达发射器5-1，主处理器5-2的输入端接有雷达接收调理器，所述雷达接收调理器包括依次连接的接收天线5-3、滤波器5-4、信号放大器5-5和解调器5-6。

需要说明的是，水准仪1以及均与水准仪1配合的前视水准尺2和后视水准尺3是水准测量中测量高程的必要设备，在前视水准尺2的顶端安装前视棱镜6，在后视水准尺3的顶端安装后视棱镜7的目的是为了便于与水准仪1顶部中心位置安装的无线测距器5进行无线配合，避免传统的测量中先瞄准前视水准尺2和后视水准尺3，再测距的麻烦过程，无线测距器5的中主处理器5-2的输出端接有用于向前视棱镜6和后视棱镜7无线发射电磁波信号的雷达发射器5-1，雷达探测的优势在于可测量距离的同时获取雷达信号的俯仰角，实际使用中，雷达是利用目标物体对无线电波的反射特征来发现目标物体和测定目标物体的位置，可通过存储器5-8预先存储棱镜对无线电波的反射幅值和信号频段，当雷达接收调理器探测到与存储器5-8中预先存储的反射特征一致时，判定棱镜位置；主处理器5-2的输入端接有雷达接收调理器是为了接收雷达发射器5-1发射的电磁信号的回波信号，同时主处理器5-2上连接有计时器5-9可记录雷达信号往返的时间，无线电磁波传播速度为光速，如图1所示，水准仪1与前视水准尺2的前视距L₁＝H₁cosa₁-X，水准仪1与后视水准尺3的后视距L₂＝H₂cosa₂-X，其中，H₁为主处理器5-2驱动雷达发射器5-1至主处理器5-2接收雷达接收调理器时计时器5-9所记录的前视棱镜6的探测时间差值与光速的乘积的半值，H₂为主处理器5-2驱动雷达发射器5-1至主处理器5-2接收雷达接收调理器时计时器5-9所记录的后视棱镜7的探测时间差值与光速的乘积的半值，a₁为雷达发射器5-1发射至前视棱镜6的雷达信号与水平面的夹角，a₂为雷达发射器5-1发射至后视棱镜7的雷达信号与水平面的夹角，X为水准仪1宽度的半值；可通过前视距L₁和后视距L₂的差值确定前后视距差是否超限。

所述雷达接收调理器包括依次连接的接收天线5-3、滤波器5-4、信号放大器5-5和解调器5-6，其中，接收天线5-3可接收雷达的电磁信号并将该电磁信号转换为电流信号，采用滤波器去除接收信号中的干扰，通过信号放大器5-5对有用信号进行信号放大，采用解调器5-6将信号放大器5-5放大的电信号解调至满足主处理器5-2的信号处理的要求，使用效果好。

本实施例中，所述水准仪1底部设置有用于支撑水准仪1的三脚架4。

本实施例中，所述主处理器5-2的输出端接有显示器5-7，显示器5-7用于显示前视水准尺2与水准仪1之间的水平间距、以及后视水准尺3与水准仪1之间的水平间距。

需要说明的是，显示器5-7可显示前视水准尺2和后视水准尺3分别与水准仪1的水平间距，三脚架4可随时调节水准仪1高度，便于测量人员随时查看水准仪1测量的前后视距。

本实施例中，所述滤波器5-4为带通滤波器。

需要说明的是，接收天线5-3接收的信号不可避免的夹杂着环境带来的干扰信号，可采用带通滤波器将所需要频段之外的信号滤除，便于后期的有效信号的信号处理。

本实施例中，所述计时器5-9为计时器TDC-GP2。

需要说明的是，计时器TDC-GP2计时精度达到10^-12s，一般实用距离为200m，视距精度能达到0.4m，满足各等级水准测量的要求。

本实施例中，所述主处理器5-2为TM87PS38N微处理器。

本实施例中，所述TM87PS38N微处理器上连接有用于指示雷达发射器5-1发射信号的发射指示灯和用于指示所述雷达接收调理器接收信号的接收指示灯。

需要说明的是，所述TM87PS38N微处理器上连接用于指示雷达发射器5-1发射信号的发射指示灯和用于指示所述雷达接收调理器接收信号的接收指示灯的目的是为了便于在光线条件不好的情况下，便于测量人员查看雷达发射器5-1是否正常工作，以及所述雷达接收调理器是否正常工作。

本实用新型使用时，将安装有前视棱镜6的前视水准尺2布放在一处测量点，将安装有后视棱镜7的后视水准尺3布放在另一处测量点，保持前视水准尺2和后视水准尺3布放垂直，在前视水准尺2和后视水准尺3之间的位置处布放安装有无线测距器5的水准仪1，水准仪1采用三脚架4固定，启动雷达发射器5-1和实时无线的探测水准仪1与前视水准尺2和后视水准尺3的水平距离，即前后视距，其中，水准仪1与前视水准尺2和后视水准尺3的水平距离采用主处理器5-2计算所得，利用三角函数关系转换获取水准仪1与前视水准尺2的前视距L₁和水准仪1与后视水准尺3的后视距L₂，测量简单精度高，且速度快，避免人工测量带来的误差导致前后视距差超限。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。