基于全站仪的锚点标识系统及方法
【专利摘要】本发明提供了一种基于全站仪的锚点标识系统及方法，本发明通过飞行器、棱镜、点标锁定装置、PC端、全站仪，所述棱镜位于飞行器的上部，所述点标锁定装置位于飞行器的中心下部，PC端与六飞行器的单片机并行控制，使飞行器抵达指定坐标位置并标定，相比传统方法，采用全站仪配合飞行器搭载棱镜确定坐标的方法代替传统的人工计算，可减小因实地情况带来的误差，同时使用六旋翼飞行器进行锚点的标识，避免了人工测量的繁琐，低空飞行也避免了工作平台上的坑洼路况，使锚点标识更为准确简捷更加高效、便捷、准确。
【专利说明】
基于全站仪的锚点标识系统及方法
技术领域
[0001 ]本发明涉及一种基于全站仪的锚点标识系统及方法。
【背景技术】
[0002]海洋蕴藏了多种多样的资源，如今人们越来越将目光集中于海洋之上，除了资源以外，一些实验也需要在海上进行，而由于条件的限制，在海洋上进行实验十分困难，于是就有了深水模拟实验室。在深海实验中，深海作业综合研究平台在总体设计、水下液压系统设计、液压工具接口扩展、液压系统耐压与密封技术、水下作业工具等多个方面，提供最直接的实验条件。在平台上进行实验，最难的一点就是锚点的标定，因为很多装置都需要用锚进行固定，锚点的选定就显得尤为重要。
[0003]目前，国内深水实验室对锚点的标识技术还停留在较为初步的阶段，即人工标定法:通过设计绘图在纸上确定锚点位置，然后研究员利用皮尺进行实地测量标点，最后让工人拖动水泥制成的锚置于标识处。这种方法之所以被认为是初步的，原因主要有:运用皮尺进行测量时会由于测量误差以及皮尺的自身误差而使锚点位置偏离预设位置;标识过程中各锚点相距较远，操作难度较大，工作量较大；由于工作平台表面湿滑，普通方法很难标记，只能使用记号笔进行标记，而标记后却很难除去，为以后的标记加深难度。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种基于全站仪的锚点标识系统及方法，能够改善现有方法效率低，准确度低，劳动力大的缺陷。
[0005]为解决上述问题，本发明提供一种基于全站仪的锚点标识系统，包括:飞行器、棱镜、点标锁定装置、PC端、全站仪，其中，
[0006]所述棱镜安装于所述飞行器I的上部，所述棱镜2搭配所述全站仪5使用，所述棱镜反射所述全站仪射出的激光，从而标定初始坐标，所述棱镜具有三百六十度接收所述激光的能力；
[0007]所述点标锁定装置安装于所述飞行器的中心的下部；
[0008]所述PC端和全站仪通过所述飞行器上的单片机和所述棱镜对锚点的坐标位置进行标定；
[0009]所述控制点标锁定装置根据所述标定后的坐标位置在预定的锚点坐标处投放点标。
[0010]进一步的，在上述系统中，所述飞行器为六旋翼飞行器。
[0011 ]进一步的，在上述系统中，所述点标为磁铁。
[0012]进一步的，在上述系统中，所述飞行器的四周还设置有红外传感器。
[0013]进一步的，在上述系统中，所述点标锁定装置内部有弹射结构和与所述弹射结构连接的磁铁块，在所述飞行器到达预定的锚点坐标处时，通过所述PC端发出指令控制开启所述弹射结构开始工作，将磁铁放置于预定的锚点坐标处作为标记。
[0014]根据本发明的另一面，提供一种基于全站仪的锚点标识方法，包括:
[0015]步骤一，将预定的锚点坐标输入PC端，开启全站仪为自动测量模式，并启动飞行器飞至预设高度，在飞行器工作平台上低空贴地飞行；
[0016]步骤二，所述全站仪自动实时测量所述飞行器的坐标，所述PC端实时读取飞行器的坐标并计算，根据计算结果与所述飞行器的单片机进行无线通讯，以控制所述飞行器的飞行姿态与方向，直至所述飞行器飞至预定的锚点坐标的正上方，再控制所述飞行器竖直降落至地面；
[0017]步骤三，所述飞行器降落至地面后，所述单片机控制所述点标锁定装置放置点标标定锚点完成任务。
[0018]进一步的，在上述方法中，步骤二中，采用PC端与所述飞行器的单片机并行运算与控制所述飞行器的飞行姿态。
[0019]进一步的，在上述方法中，采用PC端与所述飞行器的单片机并行运算与控制所述飞行器的飞行姿态，包括:
[0020]所述单片机在根据上一个坐标运算结果来调整所述飞行器的飞行姿态的同时，所述PC端读取当前的坐标进行运算。
[0021 ]进一步的，在上述方法中，所述PC端读取当前的坐标进行运算中，
[0022]所述PC端读取当前的坐标的时间间隔由所述飞行器I的飞行速度反馈来决定。
[0023]进一步的，在上述方法中，启动飞行器飞至预设高度的步骤之后，还包括:
[0024]若PC端的程序出错或所述飞行器飞出无线通讯的有效范围时，所述飞行器进入保护程序自动返航至出发位置。
[0025]与现有技术相比，本发明有如下优点:
[0026]采用全站仪配合棱镜的方法确定坐标，结合实际情况，可减小人工设计计算的误差，同时操作难度小，避免了繁杂的计算；
[0027]采用飞行器贴地飞行，避开了平台上的坑洼湿滑路段，减少考虑Z坐标的误差，可以高效准确地到达指定地点，以往人工用皮尺进行测量标定时，经常会因为不平整的路况而产生误差；
[0028]投射磁铁作为标记，相比传统的记号笔进行标记更为精准，且对平台没有影响，实验之后易于处理，实用性更高，且可以循环使用，使锚点标识更加高效准确。
【附图说明】
[0029]图1是本发明一实施例的基于全站仪的锚点标识系统的原理图。
【具体实施方式】
[0030]为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细的说明。
[0031 ] 实施例一
[0032]如图1所示，本发明提供一种基于全站仪的锚点标识系统，包括:飞行器1、棱镜2、点标锁定装置3、PC端4、全站仪5，其中，
[0033]所述棱镜2安装于所述飞行器I的上部，所述棱镜2搭配所述全站仪5使用，所述棱镜2反射所述全站仪5射出的激光，从而标定初始坐标，所述棱镜2具有三百六十度接收所述激光的能力，在所述飞行器I上可以很容易地接收到全站仪5的激光，方便所述飞行器I修改自身飞行路线；
[0034]所述点标锁定装置3安装于飞行器I中心的下部；
[0035]所述PC端4和全站仪5通过所述飞行器I上的单片机和所述棱镜2对锚点的坐标位置进行标定;在此，将全站仪5与PC端4及飞行器I通过程序设计相联系构成一个自动化设备;
[0036]所述控制点标锁定装置3根据所述标定后的坐标位置在预定的锚点坐标处投放点标，本发明具有高效、精准、简便的优点，本发明还可用于土木工程目标点和大型演出彩排位置的快速锁定。
[0037]优选的，所述飞行器I为六旋翼飞行器，在此，采用能够水平飞行的六旋翼飞行器I作为运动装置来避免因地面不平而导致的Z坐标误差。
[0038]优选的，所述点标为磁铁，在些使用飞行器搭载的点标锁定装置3放置磁铁来标定销点。
[0039]优选的，所述飞行器I的四周还设置有红外传感器，以实现特殊情况下的避障要求。
[0040]优选的，所述点标锁定装置3内部有弹射结构和与所述弹射结构连接的磁铁块，在所述飞行器I到达预定的锚点坐标处时，通过所述PC端4发出指令控制开启所述弹射结构开始工作，将磁铁放置于预定的锚点坐标处作为标记，由于深海实验研究综合平台是由铁板铺成，因此磁铁可以很好地贴合地面，可以在磁铁外表进行涂色，使其更加显眼，方便辨识。飞行器上激光点照射到的光点为锚点位置，可用带坐标信息的小吸铁石吸附在目标点位置。再继续寻找下一目标点。
[0041]本发明通过飞行器、棱镜、点标锁定装置、PC端、全站仪，所述棱镜位于飞行器的上部，所述点标锁定装置位于飞行器的中心下部，PC端与六飞行器的单片机并行控制，使飞行器抵达指定坐标位置并标定，相比传统方法，采用全站仪配合飞行器搭载棱镜确定坐标的方法代替传统的人工计算，可减小因实地情况带来的误差，同时使用六旋翼飞行器进行锚点的标识，避免了人工测量的繁琐，低空飞行也避免了工作平台上的坑洼路况，使锚点标识更为准确简捷更加高效、便捷、准确。
[0042]实施例二
[0043]如图1所示，根据本申请的另一面，还提供一种采用上述基于全站仪的锚点标识系统的标识方法，包括:
[0044]步骤一，将预定的销点坐标输入PC端4，开启全站仪5为自动测量模式，并启动飞行器I飞至预设高度，在飞行器I工作平台上低空贴地飞行；
[0045]步骤二，所述全站仪5自动实时测量所述飞行器I的坐标，所述PC端4实时读取飞行器I的坐标并计算，根据计算结果与所述飞行器的单片机进行无线通讯，以控制所述飞行器I的飞行姿态与方向，直至所述飞行器I飞至预定的锚点坐标的正上方，再控制所述飞行器I竖直降落至地面；
[0046]步骤三，所述飞行器I降落至地面后，所述单片机控制所述点标锁定装置3放置点标标定锚点完成任务。另外，若需要同时完成多个锚点的标定任务，可在步骤一中将多个预定坐标依次输入PC端4，使所述点标锁定装置3在完成一个锚点的标定任务后继续下一个锚点的标定，直至完成所有的标定任务。整个运行过程中通过实时信息采集，利用端口查询，实现对信号的实时检测和处理。
[0047]优选的，所述飞行器I为六旋翼飞行器，在此，采用能够水平飞行的六旋翼飞行器I作为运动装置来避免因地面不平而导致的Z坐标误差。
[0048]优选的，所述点标为磁铁，在些使用飞行器搭载的点标锁定装置3放置磁铁来标定销点。
[0049]优选的，步骤二中采用PC端4与所述飞行器I的单片机并行运算与控制所述飞行器的飞行姿态。
[0050]优选的，采用PC端4与所述飞行器I的单片机并行运算与控制所述飞行器的飞行姿态，包括:
[0051]所述单片机在根据上一个坐标运算结果来调整所述飞行器I的飞行姿态的同时，所述PC端4读取当前的坐标进行运算。
[0052]优选的，所述PC端4读取当前的坐标进行运算中，
[0053]所述PC端4读取当前的坐标的时间间隔由所述飞行器I的飞行速度反馈来决定。
[0054]优选的，所述飞行器I的四周还设置有红外传感器，以实现特殊情况下的避障要求。
[0055]优选的，启动飞行器I飞至预设高度的步骤之后，还包括:
[0056]若PC端4的程序出错或所述飞行器I飞出无线通讯的有效范围时，所述飞行器进入保护程序自动返航至出发位置。
[0057]本发明的工作原理如下:
[0058]所述飞行器I上的单片机用于接收所述PC端4发出的信号，锚点标识系统的主程序编写在所述PC端4上，通过在所述PC端4上输入预设的锚点坐标，启动程序，驱动飞行器低空飞行至预设的锚点坐标。在飞行期间，飞行器(I)的坐标不断改变，全站仪5和棱镜2测量出其坐标位置，再由PC端4及单片机并行帮助六旋翼飞行器I不断修正路线，找到最为快捷的路线到达指定地点。
[0059]与现有技术相比，本发明有如下优点:
[0060]采用全站仪配合棱镜的方法确定坐标，结合实际情况，可减小人工设计计算的误差，同时操作难度小，避免了繁杂的计算；
[0061]采用飞行器贴地飞行，避开了平台上的坑洼湿滑路段，减少考虑Z坐标的误差，可以高效准确地到达指定地点，以往人工用皮尺进行测量标定时，经常会因为不平整的路况而产生误差；
[0062]投射磁铁作为标记，相比传统的记号笔进行标记更为精准，且对平台没有影响，实验之后易于处理，实用性更高，且可以循环使用，使锚点标识更加高效准确。
[0063]本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
[0064]专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
[0065]显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。
【主权项】
1.一种基于全站仪的锚点标识系统，其特征在于，包括:飞行器、棱镜、点标锁定装置、PC端、全站仪，其中， 所述棱镜安装于所述飞行器I的上部，所述棱镜2搭配所述全站仪5使用，所述棱镜反射所述全站仪射出的激光，从而标定初始坐标，所述棱镜具有三百六十度接收所述激光的能力； 所述点标锁定装置安装于所述飞行器的中心的下部； 所述PC端和全站仪通过所述飞行器上的单片机和所述棱镜对锚点的坐标位置进行标定； 所述控制点标锁定装置根据所述标定后的坐标位置在预定的锚点坐标处投放点标。2.如权利要求1所述的基于全站仪的锚点标识系统，其特征在于，所述飞行器为六旋翼飞行器。3.如权利要求1所述的基于全站仪的锚点标识系统，其特征在于，所述点标为磁铁。4.如权利要求1所述的基于全站仪的锚点标识系统，其特征在于，所述飞行器的四周还设置有红外传感器。5.如权利要求1所述的基于全站仪的锚点标识系统，其特征在于，所述点标锁定装置内部有弹射结构和与所述弹射结构连接的磁铁块，在所述飞行器到达预定的锚点坐标处时，通过所述PC端发出指令控制开启所述弹射结构开始工作，将磁铁放置于预定的锚点坐标处作为标记。6.—种采用如权利要求1至5任一项基于全站仪的锚点标识系统的标识方法，其特征在于，包括: 步骤一，将预定的锚点坐标输入PC端，开启全站仪为自动测量模式，并启动飞行器飞至预设高度，在飞行器工作平台上低空贴地飞行； 步骤二，所述全站仪自动实时测量所述飞行器的坐标，所述PC端实时读取飞行器的坐标并计算，根据计算结果与所述飞行器的单片机进行无线通讯，以控制所述飞行器的飞行姿态与方向，直至所述飞行器飞至预定的锚点坐标的正上方，再控制所述飞行器竖直降落至地面； 步骤三，所述飞行器降落至地面后，所述单片机控制所述点标锁定装置放置点标标定销点完成任务。7.如权利要求6所述标识方法，其特征在于，步骤二中，采用PC端与所述飞行器的单片机并行运算与控制所述飞行器的飞行姿态。8.如权利要求7所述标识方法，其特征在于，采用PC端与所述飞行器的单片机并行运算与控制所述飞行器的飞行姿态，包括: 所述单片机在根据上一个坐标运算结果来调整所述飞行器的飞行姿态的同时，所述PC端读取当前的坐标进行运算。9.如权利要求8所述标识方法，其特征在于，所述PC端读取当前的坐标进行运算中， 所述PC端读取当前的坐标的时间间隔由所述飞行器I的飞行速度反馈来决定。10.如权利要求1所述标识方法，其特征在于，启动飞行器飞至预设高度的步骤之后，还包括: 若PC端的程序出错或所述飞行器飞出无线通讯的有效范围时，所述飞行器进入保护程序自动返航至出发位置。
【文档编号】G01C15/02GK106092070SQ201610681051
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年8月17日 公开号201610681051.4, CN 106092070 A, CN 106092070A, CN 201610681051, CN-A-106092070, CN106092070 A, CN106092070A, CN201610681051, CN201610681051.4
【发明人】赵国成, 田新亮, 曾庆康, 方昊男, 袁伟杰
【申请人】上海交通大学