[发明专利]测量仪和测量方法

说明书

技术领域

本发明总体涉及一种测量仪和测量方法。本发明还涉及一种使测量仪 执行测量方法的计算机程序产品。

背景技术

常规的测量仪包括可安装在三脚架上的底座和可相对于底座旋转安装 的光学系统，其中提供角度传感器以测量光学系统相对于底座的取向。光 学系统可限定瞄准方向，该方向可与光学系统的光轴一致或者由光学系统 光路上的十字线限定。操作员可查看光学系统并定位光学系统从而使瞄准 方向朝向所感兴趣的目标。操作员然后还可在合适选择的测量仪坐标系中 测量目标方向的角度。

测量仪可具有跟踪功能，其中根据表示光学系统瞄准方向与朝向目标 方向之间的差别的误差信号控制用于控制光学系统相对于底座的取向的电 动机。为此，光学系统可包括用于产生限定光学系统瞄准方向的成形测量 光束的光源，以及位置敏感辐射检测器，例如四象限检测器、位置检测器 或者CCD检测器，以接收从反射目标反射的测量光。跟踪系统控制电动 机从而尽量减小从辐射检测器的检测器信号所获得的误差信号。在其中跟 踪系统维持光学系统取向使得光学系统的瞄准方向与目标交叉的测量周期 内累加角度传感器的多个角度值读数。然后对在测量周期内所获得的多个 角度值读数进行平均以产生表示坐标系中目标角度的角度值。

测量光束穿过的空气体湍流可引起测量光束的光路偏离直线，从而造 成跟踪误差信号的波动。由于跟踪系统的跟踪控制，考虑到尽量减小误差 信号而连续控制电动机。这一点造成了在测量周期期间所获得的角度值的 波动。为获得充分的测量精度有必要累加足够数量的角度值读数以将其平 均而确定测量结果。因此，测量周期必须具有足够长的持续时间，例如十 秒或更多以保证在强空气湍流环境中获得期望的测量精度。这一点产生了 长期的测量计划，其中测量多个关注目标。

发明内容

考虑到上述问题完成了本发明。

本发明的实施例提供了用于确定相对于目标的取向的测量方法，其中 基于由测量仪的跟踪系统所产生的误差信号读数终止测量周期。

可以以规则的时间间隔或者不规则的时间间隔重复获得在测量周期内 获得的误差信号读数，该时间间隔在执行该方法时例如根据控制测量的处 理单元的工作量而确定。

根据本发明的实施例，终止测量周期包括确定在测量周期内所获得的 多个误差信号读数的误差信号值的变率(variability)。例如可确定误差信 号值的标准误差并将其用作变率。

根据示例性实施例，当变率低于预定阈值时终止测量周期。根据这里 的示例性实施例，可由用户设置预定的阈值。

本发明的其它实施例提供了一种确定相对于目标取向的测量方法，其 中基于由测量仪的角度测量系统所产生的角度信号读数终止测量周期。可 以以测量周期内规则的时间间隔或者以不规则的时间间隔获得角度信号的 多个读数。

根据实施例，通过对在测量周期内获得的多个角度信号读数的角度信 号值进行平均而确定方向。

根据示例性实施例，可根据多个误差信号读数和多个角度信号读数确 定测量周期的终止。

根据本发明实施例的测量仪包括构造为使得测量仪执行上述测量方法 的处理单元。

根据本发明的示例性实施例，测量仪包括：底座；可相对于底座旋转 安装的光学系统；至少一个用于控制光学系统相对于底座的取向的电动机； 用于测量光学系统相对于底座的取向的角度测量系统；用于控制该至少一 个电动机从而使得光学系统指向目标的跟踪系统；和处理单元，其被构造 为重复获得在测量周期内由角度测量系统所产生的角度信号读数、重复获 得跟踪系统在测量周期内所产生的误差信号的读数、基于在测量周期内获 得的多个误差信号读数终止测量周期、以及基于在测量周期内获得的多个 角度信号读数计算角度值。

根据本发明的示例性实施例，测量仪包括：底座；可相对于底座旋转 安装的光学系统；至少一个用于控制光学系统相对于底座的取向的电动机； 用于测量光学系统相对于底座的取向的角度测量系统；用于控制该至少一 个电动机从而使得光学系统指向目标的跟踪系统；和处理单元，其被构造 为重复获得在测量周期内由角度测量系统所产生的角度信号读数、基于在 测量周期内获得的多个角度信号读数终止测量周期、以及基于在测量周期 内获得的多个角度信号读数计算角度值。