专利名称：基于激光测距传感器的空间定位装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种空间定位装置，尤其涉及一种基于激光测距传感器的空间定位装置。
背景技术：
目前空间定位主要为GPS定位，定位原理一般可分为绝对定位法与相对定位法.绝对定位法，即利用GPS确定用户接收机天线在WGS-84世界大地坐标系统中的绝对位置，它广泛地应用于导航和大地测量中的单点定位工作。绝对定位也叫单点定位，通常是指在协议地球坐标系中，直接确定观测站相对于坐标系原点(地球质心)绝对坐标的一种定位方法.绝对定位只需一台接收机即可独立定位，外业观测的组织及实施较为方便， 数据处理也较为简单。利用GPS进行绝对定位时，其定位精度将受到卫星轨道误差，钟同步误差及信号传播误差等诸多因素的影响，目前静态绝对定位的精度，约可达米级，而动态绝对定位的精度仅为10 30米。相对定位法，是目前GPS测量中精度最高的一种定位方法，它广泛地应用于大地测量，精密工程测量和地球动力学的研究。相对定位的最基本情况是用两台接收机分别安置在基线的两端，并同步观测相同的GPS卫星，以确定基线端点在协议地球坐标系中的相对位置或基线向量。因为在两个观测站或多个观测站同步观测相同卫星的情况下，卫星的轨道误差、卫星钟差，接收机钟差以及电离层和对流层的折射误差等对观测量的影响具有一定的相关性，所以利用这些观测量的不同组合进行相对定位，便可能有效地消除或减弱上述误差的影响，从而提高相对定位的精度。目前在较小的范围内(例如< 20km)，未经差分处理精度为5 10米。激光在检测领域中的应用十分广泛，技术含量十分丰富，技术也相当成熟。利用激光传输时间来测量距离的基本原理是通过测量激光往返目标所需时间来确定目标距离，在 300米距离内精度可达1 2毫米，在300 3000米内精度为1米。目前还没有将激光测距技术与定位相结合的装置出现，这种装置将大大提高中远距离内定位精度并减少定位时间。在建筑工程、水利工程、地型勘测、空间三维测距、定位等方面，可提高测量精度，提高工程的安全性，具有实用意义。
发明内容本发明提供了一种基于激光测距传感器的空间定位装置，解决了传统装置在中近距离定位时精度不高及定位时间慢的问题。一种基于激光测距传感器的空间定位装置，包括激光测距系统和数据处理器系统，所述的激光测距系统包括底板以及底板上的旋转机构和激光测距机构，旋转机构由云台和水平泡组成，云台由顶部与激光测距传感器固定的卡槽段、中间的旋转段以及底部的固定段组成；所述的数据处理系统包括总线机构、微机化电子系统、显示屏和操作按键，所述的微机化电子系统内设有串口通信模块、数据处理模块和电源模块；通过电源控制模块控制激光测距系统及数据处理系统是否上电；通过操作按键的选择实现将串口通信模块获得的数据通过数据处理模块处理后在显示屏上显示。所述的激光测距机构由三个激光测距传感器组成；所述的激光测距传感器固定在云台顶部卡槽段。所述的总线机构由串行通信方式RS485与RS232的转换模块及串行通信线构成； 所述的串行通信线包括三个与激光测距传感器连接的串行接口和一个与微机化电子系统连接的串行接口。所述的底板上设有三个固定旋转机构的固定孔，固定孔和云台固定段通过螺柱连接；所述的固定孔与固定孔之间的距离固定。所述的底板上设有水准泡。所述的底板四角设有四只调节升降脚。所述的电源控制模块设有开关；所述的开关控制三个激光测距传感器及数据处理系统的启停。本发明通过装置的激光测距系统可以获取定位点的距离值，该距离数据通过总线机构传输到串口通信模块，然后传输到微机化电子系统，经过电子系统分析计算后，将定位点的三维坐标在显示屏显示，操作方便，定位精度高。另外，激光测距传感器和云台间通过卡槽固定，传感器可更换，另外在底板设置了调节螺钉和水准泡，因此可以根据不同条件调整装置或更换传感器，定位精度高，集成度高，制造成本低。

图1为本发明装置总体视图；图2为本发明装置激光测距结构俯视图；图3为云台结构示意图；图4为微机化电子系统程序流程图。
具体实施方式
如图1所示，一种基于激光测距传感器的空间定位装置，包括激光测距系统1和数据处理器系统2，所述的激光测距系统1包括底板101和底板101上的旋转云台102、激光测距传感器103、调节升降脚104、水准泡105 ；旋转云台102上设有固定螺孔106、紧固螺钉 107、传感器卡槽108、水准泡109。所述的数据处理系统2包括RS485总线201，微机化电子系统202 ；RS485总线201包括三个串行接口 203、串行接口 204，三个串行接口 203分别与三个激光测距传感器103连接，串行接口 204与微机化电子系统相连；微机化电子系统202 包括串口通信模块205、数据处理模块206、向上按键207、向下按键208、确认按键209、返回按键210、开关211、显示屏212、电源接口 213。上述装置工作原理如下首先将激光测距传感器103卡入传感器卡槽108，通过固定螺孔106与底板101固定，调节底板101上的四只调节升降脚104，观测水准泡105和水准泡109。使底板101水平。打开开关211使整套装置启动，然后根据显示屏212提示按下确认按键209使激光测距系统1进入测距模式，或者按下返回按键210关闭系统，进入测距模式后三个激光测距传感器103连续发光，调节旋转云台102使三个激光测距传感器103的光斑对准被测点，对准后拧紧紧固螺钉107，按下确认按键209，串口通信模块205开始接收数据，当接收到三个激光测距传感器103传回的数据后，显示屏212显示主界面选项“继续测量”、“查看坐标”、“更改坐标原点”、“关闭”，通过向上按键207、向下按键208选择要执行的操作，按确认按键209 确定要执行的操作。当进入下一级菜单后可按返回按键209返回，若要关闭系统选择“关闭”选项，并按下确认按键209，然后关闭开关211。图4是微机化电子系统中实现控制功能的流程图。功能实现的具体实施步骤如下系统初始化Si，启动测距模S2，微机化电子系统通过串口接收数据S3，进入主界面S4, 查看坐标S5，更改坐标原点S6，继续测量S7,再次启动测量模式S8，关闭S9，系统停止运行 S10。步骤Si，系统初始化。该步骤主要完成数据处理系统2中系统参数默认设置、系统实时时钟默认设置。完成后继续执行下一步骤S2。步骤S2，启动激光测距模式。该步骤通过微机化电子系统发送激光测距传感器 103的启动命令使激光测距传感器103连续发光。步骤S3，微机化电子系统通过串口接收数据。该步骤通过串口通信模块205接收激光测距传感器103传回的数据。步骤S4，进入主界面。该步骤首先存储串口通信模块205接收激光测距传感器103 传回的数据，如然后进入功能选择界面查看坐标S5、更改坐标原点S6、继续测量S7、关闭 S9，通过向上按键207、向下按键208、确认按键209、返回按键210选择需要进行的操作。步骤S5，查看坐标。该步骤可以查看激光测距传感器103传回的数据转换成的空间坐标点数据。步骤S6，更改坐标原点。该步骤通过再次启动测量模式S8使激光测距传感器103 连续发光，调节旋转云台102使三个激光测距传感器103的光斑对准所设的坐标原点，对准后拧紧紧固螺钉107，按下确认按键209，串口通信模块205开始接收数据，当接收到三个激光测距传感器103传回的数据后，显示屏212返回主界面S4,所有空间坐标将以所测的空间坐标为新坐标原点。步骤S7，继续测量。该步骤通过再次启动测量模式(S8)，可以多次测量并存储数据。步骤S8,再次启动测量模式。该步骤将再次通过微机化电子系统发送激光测距传感器103的启动命令使激光测距传感器103连续发光，测量数据。步骤S9，关闭。该步骤通过微机化电子系统202向激光测距传感器103发送关闭命令，使激光测距传感器103停止运行。步骤S10，系统停止运行。该步骤当激光测距传感器103停止后将停止数据处理系统2的运行。
权利要求1.一种基于激光测距传感器的空间定位装置，包括激光测距系统和数据处理器系统， 所述的激光测距系统包括底板以及底板上的旋转机构和激光测距机构，所述的数据处理系统包括总线机构、微机化电子系统、显示屏和操作按键，其特征在于所述的旋转机构由云台和水准泡组成，云台由顶部与激光测距传感器固定的卡槽段、中间的旋转段以及底部的固定段组成；所述的微机化电子系统内设有串口通信模块、数据处理模块和电源控制模块； 通过电源控制模块控制激光测距系统及数据处理系统是否上电；通过操作按键的选择实现将串口通信模块获得的数据通过数据处理模块处理后在显示屏上显示。
2.根据权利要求1所述的基于激光测距传感器的空间定位装置，其特征在于，所述的激光测距机构由三个激光测距传感器组成；所述的激光测距传感器固定在云台顶部卡槽段。
3.根据权利要求1所述的基于激光测距传感器的空间定位装置，其特征在于，所述的总线机构由串行通信RS485与RS232转换模块及串行通信线构成；所述的串行通信线包括三个与激光测距传感器连接的串行接口和一个与微机化电子系统连接的串行接口。
4.根据权利要求1所述的基于激光测距传感器的空间定位装置，其特征在于，所述的底板上设有3个固定旋转机构的固定孔，固定孔和云台固定段通过螺柱连接；所述的固定孔与固定孔之间的距离固定。
5.根据权利要求1所述的基于激光测距传感器的空间定位装置，其特征在于，所述的底板上设有水准泡；所述的底板四角设有4只调节升降脚。
6.根据权利要求1所述的基于激光测距传感器的空间定位装置，其特征在于，所述的电源控制模块设有开关；所述的开关控制激光测距传感器及数据处理系统的启停。
专利摘要一种基于激光测距传感器的空间定位装置，包括激光测距系统1和数据处理器系统2，激光测距系统1包括底板101、旋转云台102、激光测距传感器103、调节升降脚104、水准泡105。数据处理系统2包括RS485总线201、微机化电子系统202、串行接口203、串行接口204；微机化电子系统202包括串口通信模块205、数据处理模块206、向上按键207、向下按键208、确认按键209、返回按键210、开关211、显示屏212、电源接口213。通过操作按键控制激光测距系统的工作，激光测距传感器测得的数据通过总线传输到微机化电子系统进行分析处理后将空间点的坐标在显示屏上显示。
文档编号G01S5/16GK202093164SQ20112013505
公开日2011年12月28日 申请日期2011年4月24日 优先权日2011年4月24日
发明者王廷鸟, 胡鹏, 陈彦宏 申请人:陈彦宏