[发明专利]一种激光云台智能空间定位系统及空间定位方法

说明书

技术领域

本发明涉及测试技术领域，尤其是一种激光云台智能空间定位系统及空间定位方法。

背景技术

现有无线通讯测距设备中，主要是由地面三个无线信号收发点和空中一个无线信号收发点四个部分组成。其主要原理是使用无线电波的发散传播，并测量几个收发点的时间，计算各个收发点的距离信息。然后通过带入计算，得出空中收发点的相对位置信息。

上述技术在用于大范围测试及定位测量时，存在以下问题和缺点：

（1）现有技术测量精度较低，主要问题在于硬件组成部分的技术受限，会因为硬件反应的不及时造成移动物体的空间定位不准确，同时受到无线电波干扰的影响会加大使用场地的局限性。无线电波实际使用中会因为硬件原因造成精确定位达不到实际要求，测量精度得不到满足；

（2）现有技术的使用较为不便，现有技术需要四个收发模块同时运行才能实现空间位置的定位，相对应的在测量开始布放、回收器材需要多点布放、多点回收使用不便；

（3）现有技术的致命缺点在于实用无线电波通讯测量各个收发点的距离信息，受限于硬件设备的误差，测量精度无法满足精密测绘的需求，空间定位达不到所需要的精确值。且无线信号发射中，会因为收发天线的不能同步移动带来测量信号丢失的现象发生。

发明内容

针对以上问题和缺陷，本发明提供一种激光云台智能空间定位系统及空间定位方法，该系统利用激光测距，能够实现大范围测量及准确定位，同时提高设备的抗干扰能力，利用空间定位方法可以进一步提升测量精度。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种激光云台智能空间定位系统，其特征在于包括距离采集子系统、角度控制子系统和标记子系统，其中：所述距离采集子系统包括由激光测距探头组成的探头阵列，探头阵列跟随标记子系统，并监测来自同一方向探头阵列与标记子系统的距离信息，每个激光测距探头分别收集独立的距离信息；所述角度控制子系统对距离采集子系统的水平角度和俯仰角度，使距离采集子系统对准标记子系统；所述标记子系统为远程位置可控的采集标记，标记子系统为距离采集子系统提供对准信号，并接受距离采集子系统的对准测量作业，及配合角度控制子系统的修正锁定作业。

对上述方案作进一步补充，所述距离采集子系统包括激光测距探头以及上表面分布有激光测距探头的激光探头载板，激光测距探头平行等距排列。

对上述方案作进一步补充，所述激光测距探头排列方式为四边形矩形阵列或六角形蜂窝状阵列平行排列。

对上述方案作进一步补充，所述角度控制子系统包括设于激光探头载板下表面中部俯仰转轴，激光探头载板可绕俯仰转轴转动，俯仰转轴两端固定于竖直支柱上，竖直支柱固定于水平转台表面，水平转台与支撑三脚架通过水平转轴连接；还包括俯仰角度传感器、水平角度传感器、俯仰驱动电机、水平驱动电机和控制器，其中俯仰角度传感器固定于俯仰转轴上，俯仰转轴通过俯仰驱动电机驱动，水平角度传感器固定于水平转台上，竖直支柱通过水平驱动电机驱动旋转，控制器控制俯仰驱动电机和水平驱动电机转速及启停，俯仰角度传感器和水平角度传感器分别采集激光探头载板和水平转台的转动角度，并把数值反馈至控制器。

对上述方案作进一步补充，所述标记子系统包括飞行器以及悬挂于飞行器下方的高光体，其中飞行器可接收距离采集子系统的位置信息，并反馈位置信号至角度控制子系统，高光体通过远距离遥控的飞行器带动。

对上述方案作进一步补充，还包括控制管理子系统，所述控制管理子系统分别与距离采集子系统、角度控制子系统连接，显示测量距离、偏移角度，并计算、记录、分享标记子系统的坐标数据。

一种空间定位方法，该方法使用于激光云台智能空间定位系统，其特征在于：

通过如下步骤获得固定在空间物体上标记子系统的坐标（X、Y、Z）：

步骤S1：距离采集子系统对准标记子系统，检测到最近点距离为L；

步骤S2：当距离采集子系统完成对准采集后，获得最近点数据的测距探头水平方向距离阵列中心距离为n ，竖直方向距离阵列中心距离为k ；

步骤S3：控制管理子系统根据传输的偏移距离数据，计算水平修正角度θ ，竖直修正角度γ，θ=arctan（n/L），γ=arctan(k/L)；

步骤S4：角度控制子系统根据传输的修正角度数据，驱动水平驱动电机转动α ，驱动竖直驱动电机转动β ，完成锁定作业；