[發明專利]精密攝影測量機器人

有效

• 申請號: 201410113557.6
• 申請日: 2014-03-25
• 公開（公告）號: CN103837138A
• 公開（公告）日: 2014-06-04
• 發明（設計）人: 許凱華
• 申請（專利權）人: 許凱華
• 主分類號: G01C11/00
• 分類號: G01C11/00
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 嚴彥

技術領域

本發明屬于測量技術領域，特別是涉及一種精密攝影測量機器人。

背景技術

目前市場上有2類相關產品：常規測繪儀器、“精密測量機器人”。用于近景道路攝影測量數據采集的設備集成系統。

1、常規測繪儀器：

如測距儀、水準儀、平板儀、傾斜儀、沉降儀、經緯儀、全站儀(測距儀+經緯儀)、GPS定位儀以及配套使用的數傳電臺/GPRS/3G通信設備、超站儀(全站儀+GPS定位儀)等。全球、我國均有多家公司生產銷售。常規測繪儀器均無攝影測量功能。常規測繪儀器存在的問題是：

（1）傳統設備：測距儀、水準儀、平板儀、傾斜儀、沉降儀、經緯儀、標桿、棱鏡等傳統設備均屬單一功能儀器，通過測角、測高、測距、測水準等手段的綜合使用來獲取測站與被測目標之間在自定義坐標下的的相對關系數據。傳統設備依靠人工操作，人為誤差和分段引入大地坐標的誤差均大且無有效的誤差改正方法。傳統設備效率很低，獲取一個低精度的物方三維大地坐標常常需要一隊專業技術人員工作很長時間。大量耗費人力和時間，實際工作成本高。

（2）GPS定位儀：須將儀器架設在被測目標上觀測，這首先需要被測目標具有架設儀器的條件，在此前提下還需投入較大的人力、物力和較長的時間，而需要測量的目標點常常并不具備架設儀器的條件。

（3）全站儀：只能在自定義坐標系內測角和測距；完全依靠人工操作，人為誤差較大且無有效的誤差改正方法；測量物方三維坐標時需要同時具備兩個以上的已知控制點；確定正北方向須購買當地GPS控制網(如果當地存在這樣的網)數據，或借助陀螺儀；引入大地坐標須借助GPS定位儀。

（4）超站儀：除測角、測距之外還能夠測定自身的三維大地坐標(日本拓撲康超站儀單價60萬元人民幣)。超站儀存在與全站儀類似的問題。

2、“精密測量機器人”(全站儀+伺服系統，無攝影功能)：

“精密測量機器人”是新型全站儀，與常規全站儀的唯一區別是具有“ATR功能(棱鏡瞄準功能)”：人工瞄準棱鏡目標后，按照常規全站儀方法獲取并存儲這些棱鏡在自定義坐標下的三維坐標數據和自身的姿態數據。人工啟動伺服系統后，機器參照上次測量獲取的坐標數據和姿態數據重新自動瞄準棱鏡并再次獲取自定義坐標下的三維坐標數據，據此擴展出一個可用于形變監測的功能。

精密測量機器人是瑞士徠卡公司的獨家產品，其航向角和仰俯角的測量精度達到0.5角秒，代表了全站儀的當今全球最高水平；價格適中：當需要掃描的棱鏡個數小于10時，單臺售價45萬元人民幣；棱鏡個數大于10時另作系統方案，按系統方案另外加價。

精密測量機器人無攝影測量功能且存在與全站儀類似的問題。

發明內容

本發明的目的在于通過全新方法提供一種全新產品，實現高精度、高效率、高性價比、低成本的精密攝影測量機器人。

本發明提供的精密攝影測量機器人包括遙感遙測系統、三維姿態系統和中央控制與定位通信系統，

遙感遙測系統包括精密測距單元1、紅外激光光源2、成像單元3、圖像處理單元4和光敏電阻17；

三維姿態系統包括仰俯姿態單元5、水平姿態單元6、航向姿態單元7、橫軸8和豎軸9；橫軸8的中軸線與豎軸9的中軸線相互正交且交于空間點O；

中央控制與定位通信系統包括中央處理器10、人機交互單元11、存儲單元12、全球定位單元13、通信單元14、圖像識別單元15和電源單元16，中央處理器10與精密測距單元1、紅外激光光源2、成像單元3、圖像處理單元4、仰俯姿態單元5、水平姿態單元6、航向姿態單元7、人機交互單元11、存儲單元12、全球定位單元13、通信單元14、圖像識別單元15、電源單元16、光敏電阻17分別連接；

精密測距單元1的光軸、紅外激光光源2的光軸、成像單元3的光軸標定在同一軸線L上，稱為三光同軸；軸線L過空間點O與橫軸8的中軸線正交。

而且，所述三維姿態系統中，