测距系统及方法与流程

本发明涉及测距技术领域，具体而言，涉及一种测距系统及方法。

背景技术：

随着科技的不断发展，测距技术、通信技术出现了巨大的进步，目前，单纯的激光测距技术已经比较成熟，不管是脉冲测距技术还是相位测距技术都有了完整成熟的解决方案，并且已在工业及民用测距领域大规模使用。但是，纵观目前市面上的各种各样测距产品，基本上都是只能完成从测距仪器到待测目标之间的距离测距，且仪器都以个体测距终端的形式出现，无法形成协作测距，从而使得测距仪的应用范围受到了一定程度的限制。

因此，提供一种能够对空间上待测目标之间的距离进行准确的距离测量的设备是亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种测距系统及方法，以实现对空间上待测目标之间的距离进行准确测量。

为实现上述目的，本发明实施例采用如下技术方案：

一种测距系统，包括处理设备和至少两个测量设备，所述测量设备包括测距装置、控制模块、通信模块、地磁感应模块以及陀螺仪，所述测距装置、通信模块、地磁感应模块以及陀螺仪分别与所述控制模块电连接，所述控制模块通过所述通信模块与所述处理设备通信连接，各所述测量设备分别对应有待测目标；

各所述测量设备分别对应有待测目标，所述测距系统在进行测距时，各测量设备的测距装置测量该测量设备到对应的待测目标的距离值并发送至对应的控制模块，该控制模块在接收到所述距离值时获取对应的地磁感应模块检测到的地磁数据以及陀螺仪检测到的角度数据并通过对应的通信模块发送至所述处理设备，所述处理设备根据各所述测量设备之间的距离值，以及各所述测量设备发送的地磁数据、角度数据以及距离值得到各测量设备对应的待测目标之间的空间坐标关系及距离值。

可选的，在上述测距系统中，所述测距装置包括激光发射器和测距接收器，所述激光发射器和所述测距接收器分别与所述控制模块电连接；

所述控制模块控制所述激光发射器向对应的待测目标发出激光，所述测距接收器接收经所述待测目标反射的激光并进行光电转换成电测量信号后发送至所述控制模块，所述控制模块根据所述电测量信号得到所述测距装置到对应的待测目标之间的距离值。

可选的，在上述测距系统中，所述测量设备还包括结构体，所述测距装置还包括准直透镜和接收透镜组，所述激光发射器、测距接收器、控制模块以及通信模块分别设置于所述结构体内，所述准直透镜和接收透镜组分别设置于所述结构体，以使所述激光发射器发出的激光穿过所述准直透镜后发射至所述待测目标，以及使所述接收透镜组接收经所述待测目标反射后穿过所述接收透镜组的激光并生成所述电测量信号。

可选的，在上述测距系统中，所述测量设备为两个，两个所述测量设备分别通过连接件设置于所述处理设备，以使所述测量设备能够相对于所述处理设备俯仰调节及转动，所述处理设备中预存有两个所述测量设备之间的距离值。

可选的，在上述测距系统中，所述连接件包括连接杆和转动连接部，所述连接杆的一端设置于所述处理设备，另一端通过转动连接部与所述测量设备转动连接。

可选的，在上述测距系统中，所述测量设备的结构体上设置有与所述转动连接部匹配的第一凹槽，以及与所述连接杆匹配的第二凹槽，所述第一凹槽与所述第二凹槽连通。

可选的，在上述测距系统中，所述测量设备还包括用于测量该测量设备与其他测量设备之间的距离值的载波测距模块，所述载波测距模块与所述控制模块电连接。

可选的，在上述测距系统中，所述载波测距模块为蓝牙载波测距模块、超宽带测距模块或差分gps测距模块。

可选的，在上述测距系统中，所述处理设备包括接收用户输入的控制信息以及对各测量设备对应的待测目标之间的空间坐标关系及距离值进行显示的人机交互装置，所述人机交互装置与所述处理设备电连接。

本发明还提供一种测距方法，应用于上述的测距系统，所述测距方法包括：

处理设备同时向各测量设备中的控制模块发送距离测距指令；

所述测量设备中的控制模块在接收到所述距离测距指令时，控制该测量设备的测距装置以测量该测量设备到对应的待测目标的距离值，以及获取该测量设备的地磁感应模块检测到的地磁数据以及陀螺仪检测到的角度数据并发送至所述处理设备；

所述处理设备根据各测量设备之间的距离值，以及各所述测量设备发送的地磁数据、角度数据以及距离值得到各测量设备对应的待测目标之间的空间坐标关系及距离值。

本发明提供的一种测距系统及方法，包括处理设备和至少两个测量设备，测量设备通过设置测距装置、控制模块、通信模块、地磁感应模块以及陀螺仪，各所述测量设备分别对应有待测目标，各所述测量设备分别对应有待测目标，所述测距系统在进行测距时，各测量设备的测距装置测量该测量设备到对应的待测目标的距离值并发送至对应的控制模块，该控制模块在接收到所述距离值时获取对应的地磁感应模块检测到的地磁数据以及陀螺仪检测到的角度数据并通过对应的通信模块发送至所述处理设备，所述处理设备根据各所述测量设备之间的距离值，以及各所述测量设备发送的地磁数据、角度数据以及距离值得到各测量设备对应的待测目标之间的空间坐标关系及距离值，通过上述设置以实现对待测目标之间的距离进行有效可靠的测量，并得到待测目标之间的空间坐标关系。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的部分实施例，因此不应被看作是对本发明保护范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例提供的测距系统的结构示意图。

图2为本发明实施例提供的测量设备的连接框图。

图3为本发明实施例提供的测量设备的原理框图。

图4为本发明实施例提供的测距系统的另一结构示意图。

图5为本发明实施例提供的测量设备的结构示意图。

图6为本发明实施例提供的测量设备的工作模式示意图。

图7为本发明实施例提供的测距系统的测距空间矢量图形。

图8为图7中在xoz平面上的投影视图。

图9为本发明实施例提供的一种测量方法的流程示意图。

图标：100-测距系统；110-处理设备；130-测量设备；131-测距装置；131a-激光发射器；131b-测距接收器；131c-准直透镜；131d-接收透镜组；133-控制模块；135-通信模块；137-地磁感应模块；139-陀螺仪；141-结构体；141a-第一凹槽；141b-第二凹槽；150-连接件；151-连接杆；153-转动连接部；300-待测目标。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参阅图1，本发明实施例提供的一种测距系统100，包括处理设备110和至少两个测量设备130，所述至少两个测量设备130分别与所述处理设备110连接。

请结合图2，所述测量设备130包括测距装置131、控制模块133、通信模块135、地磁感应模块137以及陀螺仪139，所述测距装置131、通信模块135、地磁感应模块137以及陀螺仪139分别与所述控制模块133电连接，所述控制模块133通过所述通信模块135与所述处理设备110通信连接，各所述测量设备130分别对应有待测目标300。

通过上述设置，以在采用上述的测距系统100进行测距时，各测量设备130的测距装置131测量该测量设备130到对应的待测目标300的距离值并发送至对应的控制模块133，该控制模块133在接收到所述距离值时获取对应的地磁感应模块137检测到的地磁数据以及陀螺仪139检测到的角度数据并通过对应的通信模块135发送至所述处理设备110，所述处理设备110根据各所述测量设备130之间的距离值，以及各所述测量设备130发送的地磁数据、角度数据以及距离值得到各测量设备130对应的待测目标300之间的空间坐标关系及距离值，进而实现了对空间上任意两个待测目标300之间的距离进行测量以及获得了空间上任意两个待测目标300之间的坐标位置关系。

此外，所述处理设备110与至少两个所述距离测量设备130连接时，可以控制该至少两个距离测量设备130同时工作，以在该至少两个距离测量设备130同时测距时，避免因环境因素造成的误差，有效保障了测量结果的准确性。

其中，所述处理设备110可以是一种具有数据处理功能和数据传输功能的电子设备，例如，可以是电脑、手机或笔记本电脑等，在此不作具体限定，只要能够进行数据处理以及能够进行数据传输即可。

为便于用户控制至少两个所述测量设备130以及所述处理设备110的工作状态，以及便于用户查看测得的两个所述测量设备130对应的测量目标之间的距离值及空间坐标关系，在本实施例中，所述处理设备110包括接收用户输入的控制信息以及对各测量设备130对应的待测目标300之间的空间坐标关系及距离值进行显示的人机交互装置，所述人机交互装置与所述处理设备110电连接。

其中，所述人机交互装置可以是液晶触摸屏，也可以是显示器和按键，在此不作具体限定，根据实际需求进行设置即可。

所述测距装置131可以是采用激光测距原理进行测量的激光测距装置，也可以采用声波进行测距的超声波测距装置，在此不作具体限定，根据实际需求进行设置即可。

在本实施例中，所述测距装置131采用激光原理进行测量，且该测距装置131可以包括一个或多个发射激光的发射器以及一个或多个接收激光的接收器，在此不作具体限定，根据实际需求进行设置即可。

请结合图3，可选的，在本实施例中，所述测距装置131包括激光发射器131a和测距接收器131b，所述激光发射器131a和所述测距接收器131b分别与所述控制模块133电连接，所述控制模块133控制所述激光发射器131a向对应的待测目标300发出激光，所述测距接收器131b接收经所述待测目标300反射的激光并进行光电转换成电测量信号后发送至所述控制模块133，所述控制模块133根据所述电测量信号得到所述测距装置131到对应的待测目标300之间的距离值。

其中，所述控制模块133根据激光发射器131a发出的激光信号和所述电测量信号基于脉冲测距原理、相位测距原理或者线性调频测距原理获得所述测距装置131到对应的待测目标300之间的距离，在此不作具体限定，根据实际需求进行设置即可。

为使进行测距获得的结果更准确，以及便于进行测距，在本实施例中，所述测量设备130还包括结构体141，所述测距装置131还包括准直透镜131c和接收透镜组131d，所述激光发射器131a、测距接收器131b、控制模块133以及通信模块135分别设置于所述结构体141内，所述准直透镜131c和接收透镜组131d分别设置于所述结构体141，以使所述激光发射器131a发出的激光穿过所述准直透镜131c后发射至所述待测目标300，以及使所述接收透镜组131d接收经所述待测目标300反射后穿过所述接收透镜组131d的激光并生成所述电测量信号。

通过设置所述准直透镜131c和接收透镜组131d以最大程度的接收所述激光发射器131a发出并经待测目标300反射的激光，进而有效保障所述测量设备130与对应的待测目标300之间进行距离测量获得的距离值的准确性。此外，通过将所述激光发射器131a、测距接收器131b、控制模块133以及通信模块135分别设置于所述结构体141内以便于用户进行测量，以提高进行测距时的便捷性。

所述结构体141的形状可以是柱状或方体状等规则形状，也可以是任意不规则形状，在此不作具体限定，根据实际需求进行设置即可。

所述控制模块133可以是控制器、微处理器、逻辑控制器件等具有数据处理功能的电子器件，在此不作具体限定，根据实际需求进行设置即可。所述通信模块135可以是gprs模块、蓝牙模块或wifi模块等无线通信模块，也可以是连接有数据传输接口的信号传输线，在此不作具体限定，根据实际需求进行设置即可。所述地磁感应模块137可以是地磁传感器。所述陀螺仪139可以是陀螺仪传感器或任意的采用陀螺仪原理的角运动检测装置，在此不作具体限定，根据实际需求进行设置即可。

需要说明的是，所述测距系统100中至少两个测量设备130的具体数量可以是，但不限于两个、三个或四个，根据实际需求进行设置即可，在此不作具体限定。

可以理解，当至少两个测量设备130的数量为两个时，两个所述测量设备130可以设置于所述处理设备110，也可以与所述处理设备110分体设置，在此不作具体限定，根据实际需求进行设置即可。

请结合图4，在本实施例中，当两个所述测量设备130设置于所述处理设备110时，两个所述测量设备130可以设置于所述处理设备110的两端，具体的，两个所述测量设备130分别通过连接件150设置于所述处理设备110，以使所述测量设备130能够相对于所述处理设备110俯仰调节及转动，所述处理设备110中预存有两个所述测量设备130之间的距离值。

其中，所述连接件150能够实现可折叠翻转，或能够相对于所述处理设备110和/或测量设备130转动，在此不作具体限定。

可选的，在本实施例中，所述连接件150包括连接杆151和转动连接部153，所述连接杆151的一端设置于所述处理设备110，另一端通过转动连接部153与所述测量设备130转动连接。

其中，所述转动连接部153的形状可以是，但不限于球形或柱状等规则形状，也可以是任意不规则形状，在此不作具体限定，根据实际需求进行设置即可。

为使所述测量设备130能够与所述处理设备110形成不同的夹角，以使不同的测量设备130测量不同位置处的待测目标300，在本实施例中，所述转动连接部153为球形。

请结合图5，为便于使所述距离测量设备130与转动装置相对转动并避免转动过程中发生相互脱离的情况。在本实施例中，所述测量设备130的结构体141上设置有与所述转动连接部153匹配的第一凹槽141a，以及与所述连接杆151匹配的第二凹槽141b，所述第一凹槽141a与所述第二凹槽141b连通。

通过上述设置，以在进行测量时，所述连接杆151与所述第二凹槽141b相互分离，所述转动连接部153位于对应的测量设备130第一凹槽141a内并能够与该测量设备130相对转动，以使该测量设备130与所述处理设备110相对转动以对不同位置处的待测目标300进行测量。当进行收容时，所述转动连接部153位于对应的测量设备130的第一凹槽141a内，且所述连接杆151位于对应的第二凹槽141b内。

当两个所述测量设备130与所述处理设备110分体设置时，为实现测量两个所述测量设备130之间的距离，在本实施例中，所述测量设备130还包括用于测量该测量设备130与其他测量设备130之间的距离值的载波测距模块，所述载波测距模块与所述控制模块133电连接。

其中，所述载波测距模块设置于所述结构体141内，且所述载波测距模块可以是，但不限于蓝牙载波测距模块、超宽带测距模块或差分gps测距模块，在此不作具体限定，根据实际需求进行设置即可。

可以理解，当至少两个所述测量设备130与所述处理设备110为分体设置时，所述通信模块135为无线通信模块135，且该无线通信模块135可以是，但不限于gprs通信模块135或蓝牙模块等。当至少两个所述测量设备130设置于所述处理设备110时，所述通信模块135可以是具有信号传输接口的传输线，所述测距装置131通过该传输线与所述处理设备110连接。

请结合图6，在本实施例中，以所述测距系统100包括一个处理设备110和两个测量设备130，且两个测量设备130分别为第一测量设备a和第二测量设备b，且分别对应第一待测目标c和第二待测目标d为例进行说明。

请结合图7和图8，设定点a为原点o，通过坐标旋转实现空间直角坐标转换，可重新构建第一测量设备a、第二测量设备b、第一待测目标c和第二待测目标d的坐标关系为：以xz平面为水平面，ab连线为坐标z轴，abc三点构成的平面为xoz平面，令d'为d在abc平面上的投影，则可得各点的空间关系，图7中，矢量线及矢量线的长度由第一测量设备a和第二测量设备b分别测量获取，为两个测量设备130之间的距离值为已知量，可以由第一测量设备a和第二测量设备b中的载波测距模块测得，也可以为第一测量设备a和第二测量设备b安装于所述处理设备110时存储于所述处理设备110中的参数，由于仅通过了坐标旋转，而且矢量线及矢量线的水平倾角及方位角可直接通过各测量设备130中的地磁感应模块137以及陀螺仪139测量获取，并得出坐标系中的夹角∠cab、∠abd、∠dbd'。

由于d'分别为d在abc平面上的投影，所以三角形bdd’为直角三角形，可得：

由于d'分别为d在abc平面上的投影，所以三角形add’也为直角三角形，根据公式(1)及(3)可得：

由于在xaz平面上，为的平行线，则根据公式(2)、(4)式得：

且由于∠cad’＝∠cab-∠d’ab，(6)

则

因d’是d的投影，所以在d、d'及c所形成的直角三角形中，由(3)、(7)式可得第一测量目标c与第二测量目标d之间的距离：

则d与xaz平面的夹角为：

在三角形acd’中，由公式(4)和(7)进行计算得到：

因为的平行线，夹角∠cab已知，所以有：

∠acm＝180°-∠cab，(11)

由式(10)及(11)得投影线与坐标系z轴的夹角：

∠d'cm＝∠acd'-∠acm，(12)

结合公式(9)的d与xaz平面夹角，公式(12)中投影线与坐标系z轴的夹角以及坐标系的旋转参数，可以得出第一测量目标c与第二测量目标d的方位角，再结合式(8)，即可得到第一测量目标c与第二测量目标d的空间连线的空间矢量图以及空间坐标关系。

可以理解，当所述测距系统100中包括的测量设备130为多个时，也可以采用如上相同或相应的计算方式得到各测量设备130对应的待测目标300之间的距离和空间坐标关系。

请参阅图9，在上述基础上，本发明还提供一种测距方法，所述测距方法可以应用于上述的测距系统100，在采用上述的测距系统100进行测距时具体的测距方法步骤如下：

步骤s110：处理设备110同时向各测量设备130中的控制模块133发送距离测距指令。

步骤s120：所述测量设备130中的控制模块133在接收到所述距离测距指令时，控制该测量设备130的测距装置131以测量该测量设备130到对应的待测目标300的距离值，以及获取该测量设备130的地磁感应模块137检测到的地磁数据以及陀螺仪139检测到的角度数据并发送至所述处理设备110。

步骤s130：所述处理设备110根据各测量设备130之间的距离值，以及各所述测量设备130发送的地磁数据、角度数据以及距离值得到各测量设备130对应的待测目标300之间的空间坐标关系及距离值。

综上，本发明提供的一种测距系统100及方法，通过设置处理设备110和至少两个测量设备130，且测量设备130通过设置测距装置131、控制模块133、通信模块135、地磁感应模块137以及陀螺仪139，以在进行测距时，各所述测量设备130的测距装置131测量该测量设备130到对应的待测目标300的距离值并发送至对应的控制模块133，该控制模块133在接收到所述距离值时获取对应的地磁感应模块137检测到的地磁数据以及陀螺仪139检测到的角度数据并通过对应的通信模块135发送至所述处理设备110，所述处理设备110根据各所述测量设备130之间的距离值，以及各所述测量设备130发送的地磁数据、角度数据以及距离值得到各测量设备130对应的待测目标300之间的空间坐标关系及距离值，从而实现对待测目标300之间的距离进行有效可靠的测量，并得到待测目标300之间的空间坐标关系及矢量向量。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”或者任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。