[發明專利]基于無線電及光的三維定位系統

有效

• 申請號: 200680006729.3
• 申請日: 2006-01-10
• 公開（公告）號: CN101133341A
• 公開（公告）日: 2008-02-27
• 發明（設計）人: M·尼科爾斯
• 申請（專利權）人: 天寶導航有限公司
• 主分類號: G01S5/10
• 分類號: G01S5/10
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司
• 代理人: 錢慰民

技術領域

本發明涉及位置跟蹤及機器控制系統，更具體地說，涉及一種激光系統和無線電定位系統的組合，其配置成彼此互補以使現有技術的跟蹤和機器控制性能最佳化。

背景技術

無線測距或偽衛星系統的領域目前已有很大進展。一偽衛星為一地面無線電發射器，其工作在GPS波段并發送類似于GPS系統的信號。由于在使用L波段作非軍事目的上的限制，一種開發中的新型″偽衛星″使用其它可選擇的頻率，諸如無需官方許可的2.4GHz波段。

近來，在包括平面激光和扇形激光系統在內的旋轉激光系統方面也有許多進展。平面激光提供一基準光平面。扇形激光提供一個或多個繞一軸線轉動的光平面，由此可導出一高度差。導出高度差的常用技術為通過確定在兩束或多束扇形射束的檢測之間的時差。這些系統，諸如Trimble?LaserStation和Topcon?LaserZone系統可提供精確的高度差。

不過，偽衛星系統的一固有弱點為其垂直精度，因為難以在豎向設置多個偽衛星以產生一有利于數學計算的幾何關系，這歸因于這些地面發射器通常設置于相似的高度上(+/-500m)。

除此之外，激光系統的一固有弱點為其不能提供水平位置，或是其可提供的水平位置的范圍有限。

發明內容

本發明致力于通過提供一定位系統來解決這些問題，其可支援多用戶、可在這些基于衛星的定位系統因天空中的障礙物而不能工作的范圍內提供精確的三維定位以及可提供比一基于衛星的定位系統所能提供的垂直精度更佳的垂直精度。

本發明的一個方面涉及一種基于無線電和光的三維定位系統，其包括一固定式綜合自定位無線電收發器/激光發射器(RTR_LT)和至少一個移動式綜合無線電接收器/激光探測器(RR_LD)。

在本發明的一實施例中，該固定式綜合自定位無線電收發器/激光發射器(RTR_LT)配置成接收多個第一外部無線電信號，基于接收的多個第一外部無線電信號確定其位置坐標，廣播至少一個內部無線電信號；以及廣播至少一個激光束。在本發明的該實施例中，該至少一個移動式綜合無線電接收器/激光探測器(RR_LD)配置成接收多個第二外部無線電信號，接收至少一個由該固定式綜合自定位的RTR_LT所廣播的內部無線電信號，探測至少一個由該自定位綜合RTR_LT所產生的激光束以及基于一組數據來確定其三維位置坐標，所述數據選自一由{接收的多個第二外部無線電信號；接收的至少一個內部無線電信號；以及探測的至少一個激光束}組成的組。

在本發明的一實施例中，該固定式綜合自定位無線電收發器/激光發射器(RTR_LT)進一步包括一偽衛星收發器以及一與該偽衛星收發器結合的激光發射器。在本發明的一實施例中，該偽衛星收發器進一步包括一固定無線電天線；其中該固定無線電天線的相位中心與該激光發射器之間的距離是已知且固定的。

在本發明的一實施例中，該激光發射器進一步包括一平面激光發射器，其配置成產生一用于提供一高精度垂直坐標的基準激光束。在本發明另一實施例中，該激光發射器進一步包括一扇形激光發射器，其配置成產生至少一個旋轉扇形激光束。

在本發明的一實施例中，該偽衛星收發器配置成接收多個由下列至少一個無線電源所廣播的第一外部無線電信號，其中所述至少一個無線電源選自一由{GPS；GLONASS；GPS/GLONASS的組合；GALILLEO；全球導航衛星系統(GNSS)以及一偽衛星發射器}組成的組。