[发明专利]一种获取室内标志物地理方位角的方法

摘要

本发明提供一种获取室内标志物地理方位角的方法，包括：在室外固定安装第1标志物位置传感器，在室内等高度固定安装第2标志物位置传感器；在室内固定安装自动化激光经纬仪；第2标志物方位度盘值D₀与第1标志物方位度盘值N₀的差值，乘以角秒与读盘刻度的换算系数，即为第2标志物位置传感器相对于第1标志物位置传感器的标志物方位夹角，该标志物方位夹角引入第1标志物位置传感器的地理方位角后，便可以得到第2标志物位置传感器的地理方位角。优点为：从多个设计角度考虑，全面提高了室内标志物地理方位角的测量精度，因此，可有效的将标志物引入室内，并精确测量得到室内标志物的地理方位角，从而实现相关的地磁参数测量。

主权项

1.一种获取室内标志物地理方位角的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，在室外固定安装第1标志物位置传感器，在室内等高度固定安装第2标志物位置传感器；其中，第1标志物位置传感器相对于被测仪器墩的地理方位角通过室外差分GPS或者天文经纬仪获得，为已知值；所述第1标志物位置传感器和所述第2标志物位置传感器的结构相同，均为一种实现同一个PSD传感器对两路不同高度入射激光进行方位测量的传感器，包括：外壳体(4.1)、分束镜(4.2)、反射镜(4.3)和PSD位置传感器(4.4)；所述分束镜(4.2)呈45度角倾斜固定于所述外壳体(4.1)的内部；在所述分束镜(4.2)的透射光路上，固定安装所述PSD位置传感器(4.4)；所述反射镜(4.3)位于所述分束镜(4.2)的正下方，所述反射镜(4.3)的反射面与所述分束镜(4.2)的分光面平行设置；步骤2，在室内固定安装自动化激光经纬仪，所述自动化激光经纬仪包括支撑底座(1)、水平旋转单元(2)、垂直旋转单元(3)和激光器(5)；所述垂直旋转单元(3)用于使所述激光器(5)在垂直空间中旋转并自动记录旋转角度值，所述垂直旋转单元(3)包括垂直旋转驱动电机以及用于记录垂直旋转度数的横轴码盘(3.1)；所述水平旋转单元(2)用于使所述激光器(5)在水平空间中旋转并自动记录旋转角度值，所述水平旋转单元(2)包括水平旋转驱动电机以及用于记录水平旋转度数的竖轴码盘(2.1)；在仪器架设过程中，根据激光器(5)发出的激光光斑高度，调整所述第1标志物位置传感器和所述第2标志物位置传感器的窗口高度，使激光器(5)发出的激光光斑高度、所述第1标志物位置传感器的窗口高度和所述第2标志物位置传感器的窗口高度均相同；步骤3，对准第1标志物位置传感器的过程，包括：步骤3.1，第1次正向正镜测量，包括：步骤3.1.1，使激光器(5)平行布置于望远镜(6)的上方，并使横轴码盘(3.1)位于激光器(5)以北；步骤3.1.2，总控制器打开激光器(5)，同时，总控制器对水平旋转单元进行控制，从而使激光器(5)在水平空间旋转，激光器(5)发射出的水平激光逼近第1标志物位置传感器的感应窗口；步骤3.1.3，总控制器继续控制水平旋转单元转动，并使激光器发射出的激光经第1标志物位置传感器的分束镜的透射作用后，水平入射到第1标志物位置传感器的感应窗口边缘，从而使数据采集器采集到感应电压；然后，总控制器控制水平旋转单元继续旋转；由于激光在第1标志物位置传感器的感应窗口的不同位置对应不同的感应电压，当数据采集器采集到指定感应电压时，即表示水平旋转单元旋转到了指定方位并对准第1标志物位置传感器，此时，总控制器控制水平旋转单元停止转动，并得到此时激光器的精确方位，记录此时刻竖轴码盘(2.1)的码盘刻度值N1，由此完成第1次正向正镜测量；步骤3.2，第2次正向倒镜测量，包括：步骤3.2.1，总控制器对垂直旋转单元进行控制，从而带动激光器(5)在垂直空间旋转180°，使激光器(5)平行布置于望远镜(6)的下方，并使横轴码盘(3.1)位于激光器(5)以北；然后锁死垂直旋转单元；步骤3.2.2，然后，总控制器再次对水平旋转单元进行控制，从而使水平旋转单元转动，并使激光器(5)发射出的水平激光经过第1标志物位置传感器的反射镜向上反射作用、再经过第1标志物位置传感器的分束镜的反射作用后，入射到第1标志物位置传感器的感应窗口边缘，从而使数据采集器采集到感应电压；然后，总控制器控制水平旋转单元继续旋转；由于激光在第1标志物位置传感器的感应窗口的不同位置对应不同的感应电压，当数据采集器采集到指定感应电压时，即表示水平旋转单元旋转到了指定方位，此时，总控制器控制水平旋转单元停止转动，主控制器得到此时激光器的精确方位，记录此时刻竖轴码盘(2.1)的码盘刻度值N2，由此完成第2次正向倒镜测量；步骤3.3，第3次反向正镜测量，包括：步骤3.3.1，使激光器(5)平行布置于望远镜(6)的上方，并使横轴码盘(3.1)位于激光器(5)以南；步骤3.3.2，总控制器打开激光器(5)，同时，总控制器对水平旋转单元进行控制，从而使激光器(5)在水平空间旋转，激光器(5)发射出的水平激光逼近第1标志物位置传感器的感应窗口；步骤3.3.3，总控制器继续控制水平旋转单元转动，并使激光器发射出的激光经第1标志物位置传感器的分束镜的透射作用后，水平入射到第1标志物位置传感器的感应窗口边缘，从而使数据采集器采集到感应电压；然后，总控制器控制水平旋转单元继续旋转；由于激光在第1标志物位置传感器的感应窗口的不同位置对应不同的感应电压，当数据采集器采集到指定感应电压时，即表示水平旋转单元旋转到了指定方位并对准第1标志物位置传感器，此时，总控制器控制水平旋转单元停止转动，并得到此时激光器的精确方位，记录此时刻竖轴码盘(2.1)的码盘刻度值N3，由此完成第3次反向正镜测量；步骤3.4，第4次反向倒镜测量，包括：步骤3.4.1，使激光器(5)平行布置于望远镜(6)的下方，并使横轴码盘(3.1)位于激光器(5)以南；步骤3.4.2，然后，总控制器再次对水平旋转单元进行控制，从而使水平旋转单元转动，并使激光器(5)发射出的水平激光经过第1标志物位置传感器的反射镜向上反射作用、再经过第1标志物位置传感器的分束镜的反射作用后，入射到第1标志物位置传感器的感应窗口边缘，从而使数据采集器采集到感应电压；然后，总控制器控制水平旋转单元继续旋转；由于激光在第1标志物位置传感器的感应窗口的不同位置对应不同的感应电压，当数据采集器采集到指定感应电压时，即表示水平旋转单元旋转到了指定方位，此时，总控制器控制水平旋转单元停止转动，主控制器得到此时激光器的精确方位，记录此时刻竖轴码盘(2.1)的码盘刻度值N4，由此完成第4次反向倒镜测量；步骤3.5，N₁、N₂、N₃和N₄求均值，即为第1标志物方位度盘值N₀；步骤4，对准第2标志物位置传感器的过程，包括：步骤4.1，第1次正向正镜测量，包括：步骤4.1.1，使激光器(5)平行布置于望远镜(6)的上方，并使横轴码盘(3.1)位于激光器(5)以北；步骤4.1.2，总控制器对水平旋转单元进行控制，从而使激光器(5)在水平空间旋转，激光器(5)发射出的水平激光逼近第2标志物位置传感器的感应窗口；步骤4.1.3，总控制器继续控制水平旋转单元转动，并使激光器发射出的激光经第2标志物位置传感器的分束镜的透射作用后，水平入射到第2标志物位置传感器的感应窗口边缘，从而使数据采集器采集到感应电压；然后，总控制器控制水平旋转单元继续旋转；由于激光在第2标志物位置传感器的感应窗口的不同位置对应不同的感应电压，当数据采集器采集到指定感应电压时，即表示水平旋转单元旋转到了指定方位并对准第2标志物位置传感器，此时，总控制器控制水平旋转单元停止转动，并得到此时激光器的精确方位，记录此时刻竖轴码盘(2.1)的码盘刻度值D1，由此完成第1次正向正镜测量；步骤4.2，第2次正向倒镜测量，包括：步骤4.2.1，总控制器对垂直旋转单元进行控制，从而带动激光器(5)在垂直空间旋转180°，使激光器(5)平行布置于望远镜(6)的下方，并使横轴码盘(3.1)位于激光器(5)以北；然后锁死垂直旋转单元；步骤4.2.2，然后，总控制器再次对水平旋转单元进行控制，从而使水平旋转单元转动，并使激光器(5)发射出的水平激光经过第2标志物位置传感器的反射镜向上反射作用、再经过第2标志物位置传感器的分束镜的反射作用后，入射到第2标志物位置传感器的感应窗口边缘，从而使数据采集器采集到感应电压；然后，总控制器控制水平旋转单元继续旋转；由于激光在第2标志物位置传感器的感应窗口的不同位置对应不同的感应电压，当数据采集器采集到指定感应电压时，即表示水平旋转单元旋转到了指定方位，此时，总控制器控制水平旋转单元停止转动，主控制器得到此时激光器的精确方位，记录此时刻竖轴码盘(2.1)的码盘刻度值D2，由此完成第2次正向倒镜测量；步骤4.3，第3次反向正镜测量，包括：步骤4.3.1，使激光器(5)平行布置于望远镜(6)的上方，并使横轴码盘(3.1)位于激光器(5)以南；步骤4.3.2，总控制器打开激光器(5)，同时，总控制器对水平旋转单元进行控制，从而使激光器(5)在水平空间旋转，激光器(5)发射出的水平激光逼近第2标志物位置传感器的感应窗口；步骤4.3.3，总控制器继续控制水平旋转单元转动，并使激光器发射出的激光经第2标志物位置传感器的分束镜的透射作用后，水平入射到第2标志物位置传感器的感应窗口边缘，从而使数据采集器采集到感应电压；然后，总控制器控制水平旋转单元继续旋转；由于激光在第2标志物位置传感器的感应窗口的不同位置对应不同的感应电压，当数据采集器采集到指定感应电压时，即表示水平旋转单元旋转到了指定方位并对准第2标志物位置传感器，此时，总控制器控制水平旋转单元停止转动，并得到此时激光器的精确方位，记录此时刻竖轴码盘(2.1)的码盘刻度值D3，由此完成第3次反向正镜测量；步骤4.4，第4次反向倒镜测量，包括：步骤4.4.1，使激光器(5)平行布置于望远镜(6)的下方，并使横轴码盘(3.1)位于激光器(5)以南；步骤4.4.2，然后，总控制器再次对水平旋转单元进行控制，从而使水平旋转单元转动，并使激光器(5)发射出的水平激光经过第2标志物位置传感器的反射镜向上反射作用、再经过第2标志物位置传感器的分束镜的反射作用后，入射到第2标志物位置传感器的感应窗口边缘，从而使数据采集器采集到感应电压；然后，总控制器控制水平旋转单元继续旋转；由于激光在第2标志物位置传感器的感应窗口的不同位置对应不同的感应电压，当数据采集器采集到指定感应电压时，即表示水平旋转单元旋转到了指定方位，此时，总控制器控制水平旋转单元停止转动，主控制器得到此时激光器的精确方位，记录此时刻竖轴码盘(2.1)的码盘刻度值D4，由此完成第4次反向倒镜测量；步骤4.5，D₁、D₂、D₃和D₄求均值，即为第2标志物方位度盘值D₀；步骤5，第2标志物方位度盘值D₀与第1标志物方位度盘值N₀的差值，乘以角秒与读盘刻度的换算系数，即为第2标志物位置传感器相对于第1标志物位置传感器的标志物方位夹角，该标志物方位夹角引入第1标志物位置传感器的地理方位角后，便可以得到第2标志物位置传感器的地理方位角。