[发明专利]用于确定至少一个对象的姿态信息项的方法和旋转激光器

说明书

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的、利用至少一个旋转激光器用于确定至少一个对象的水平姿态信息项的方法，以及一种根据权利要求12的前序部分所述的、用于沿旋转发射方向发射激光辐射的旋转激光器。

背景技术

通过引入为最高性能设计的高度有效的运土机和平整机，近几十年来道路建设和土木工程、土地开发和露天采矿领域中的工作速度取得了显著的进步。借助于现代定位技术，在工作时结合高度自动化和少许人员部署，还可以实现非常高的精度。借助于自动化方法，移动工作机通过一程序而遵循计算机生成的理论周线，在该程序中将移动工作机的相应的实际位置与从计算机中生成的理论模型的理论位置相比较，并触发适当的交互。因此除了水平表面之外，还可以产生任何期望的不平周线。这里重要的组成部分是对个体工作机的定位技术。

用于移动工作机的相对精确的定位的可行现代技术包括卫星定位系统，例如GPS系统。为此，在移动工作机上安装GPS接收单元，从而能以几米的精度确定工作机的绝对位置。因为该精度通常不够，所以长期以来公知从GPS技术的一些方法用于提高位置精度，例如差分GPS、RTK或RTCM。在这些方法中，例如从基站直接或间接发送校正值，该校正值复制了卫星信号中的一些误差，这些误差具体是由于电离层和对流层的折射而产生的，并且对于接收站是特定的。通过由安装在移动工作机上的GPS接收单元同时接收包含误差的卫星信号以及由附近基站发送的校正值，可以进行厘米精度的定位。

然而，GPS技术的系统相关问题在于，垂直方向上的测量精度低于水平方向上的测量精度。然而由于通常特别是在道路建设领域中，因为在任何情况下都需要避免不期望的不平和波度，所以关于垂直方向处理精度的需求比关于水平方向处理精度的需求大，因此仅仅使用GPS定位系统常常是不够的。而且，必须总是被至少三个、优选至少四个用于通过GPS进行定位的卫星可视接触，然而情况并不总是这样，特别是当在桥下或者狭窄的屋列中工作或者受到其它遮蔽时。

GPS技术的另一个问题具体在于，虽然可借助于GPS确定位置，但当分别只使用单个GPS接收器时，工作机的定向，尤其是方位定向只能来源于位置的改变。因此，必须使用或者位于工作机上水平隔开的点处的多个GPS接收器，或者附加的定向传感器，例如陀螺系统或磁罗经系统，然而它们容易受到杂散磁场的影响。

因此，虽然存在现代卫星定位系统，但在对精度有对应需求的情况下，不可以免去对高精度光学测量方法的使用，如从测地学所公知的那样。

已经在相对较长的时间内使用产生大致在水平面中旋转的激光束的旋转激光器系统，用于精确地调整移动工作机的工作高度。这些系统产生对至少一个移动工作机限定理论平面的扁平拟激光盘。旋转的激光束由安装在工作机上的接收器(例如多个垂直分布的检测器)接收，并且可以任选地调节高度，从而可以以高精度方式获得高度信息项。如果还需要位置，那么通常借助于GPS系统另外确定。

US4,807,131公开了一种地面平整系统，其中在移动平整机上布置用于接收通过由位于距该平整机一定距离定位的旋转激光器发射的激光辐射的检测器，以及用于确定平整机相对于至少一个基准点的水平定位的距离测量装置。因此，可以通过使用两个不同的测量系统以足够的精度垂直和水平地确定平整机的实际位置。借助于陀螺仪，可以检测方向和位置的改变。待平整的理论周线存储在存储介质上。将实际的测量值与从存储的理论周线获得的理论值进行比较。偏差具体通过理论周线和实际周线的图形表示在显示器上示出，并且用于调整平整机的驱动。该系统的缺点在于必须使用至少两个测量系统，以能够以足够的精度水平和垂直地控制车辆。

DE 197 55 324 A1描述了一种用于测量行驶车辆相对于地固坐标系的位置和姿态的方法和装置。该车辆具有至少两个无线距离测量装置和/或角度测量装置，它们隔开一定距离并且可相对于邻近地形中基准路径的可预选的基准点定向，所述基准点隔开一定距离并在地固坐标系中测量。通过三角学进行位置确定。通过将确定的实际位置与从存储的理论三维曲线获得的理论位置进行比较，计算车辆的控制命令。借助于该方法不能进行高度信息项的足够精确的确定。