[發明專利]一種大規模R-LATs測量系統的光電傳感器網絡時鐘同步系統及方法

有效

• 申請號: 201810777675.5
• 申請日: 2018-07-16
• 公開（公告）號: CN109039512B
• 公開（公告）日: 2019-08-23
• 發明（設計）人: 賈康;劉志剛;蘇文軍;孫慶龍;柯健鏹;付剛;邵山;洪軍
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: H04J3/06
• 分類號: H04J3/06;H04J3/16
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 徐文權

本發明一種大規模R?LATs測量系統的光電傳感器網絡時鐘同步系統及方法，通過同步光的方式將傳感器網絡中的各個節點之間的時鐘統一起來，采用多個基準節點的方式，在上位機中進行節點時鐘統一和角度計算。從而提高整個系統的測量精度，去除基準基站對系統測量范圍的限制。確保了傳感器網絡節點之間的等價性，提高了系統拓展能力，并且不影響系統的布站方式。通過統一的同步光信號，使R?LATs系統傳感器網絡中各個傳感器節點之間的信息可以進行交互，避免了基準基站和發射極信號之間的相互干擾，因此可以增加基準節點。通過增加基準節點的數和改變同步光光帶的布置可以有效的解決基準基站對R?LATs系統布站方式及測量范圍的限制。

技術領域

本發明屬于大尺寸空間測量領域，涉及大規模旋轉激光經緯儀測量網絡(R-LATs)組網測量，具體為一種大規模R-LATs測量系統的光電傳感器網絡時鐘同步系統及方法。

背景技術

旋轉激光經緯儀網絡(R-LATs)是大尺寸空間測量的一種重要方法，原理上通過合理的布站，可以實現任意尺寸的測量空間擴展，并且具備不限數量的并行測量能力。其測量精度能夠保持在±0.2mm，目前廣泛的應用于飛機制造、船舶制造、大型天線制造等航空航天與軍事領域。

如附圖1所示，在常規的R-LATs工作中，每一臺旋轉激光經緯儀發出兩個具有夾角的扇形平面光，并按照指定速度勻速回轉，同時，在每一回轉角度的零點由平面光觸發基準基站使其發出一個覆蓋全空間的脈沖光。如此，這三個光平面掃過空間中的一個光電傳感器P，使之得到三個時間觸發信號。這時，基于這三個時間信號和旋轉激光經緯儀的轉速，可以確定出空間內的唯一一條射線L，其通過旋轉激光經緯儀激光面發射中心點O和光電傳感器P。如此，當有兩臺以上旋轉激光經緯儀時，它們的空間直線L在空間交匯于一點，即為傳感器P的空間位置點。因此，在旋轉激光經緯儀的空間相對位置確定后，即可實現大尺寸空間內光電傳感器的坐標測量。

為滿足大空間范圍的測量，R-LATs系統中的激光旋轉經緯儀數量會非常的多，遠超過一般單元組成的4～8臺，甚至可能達到上百臺，傳感器網絡中節點的數量也將大幅增加。每個傳感器節點接受各臺旋轉激光經緯儀發出的三個脈沖信號并進行識別，從而保證R-LATs測量場中光電傳感器坐標的計算。然而，當存在大量旋轉激光經緯儀時，面對測量對象移動任務，如AGV導航等，光電傳感器需要有效的甄別全測量場內各臺發射機的平面光信號和基準信號，但傳感器節點接收的平面光信號和基準信號發生重疊的幾率大大增加，且系統的測量范圍將受到基準基站的限制。這將造成光電傳感器節點無法正確甄別各臺發射機的平面光信號和基準信號，測量范圍由于基準基站的限制將極度減小，直接造成R-LATs系統測量效率低下，測量范圍受限，粗大誤差增多，成為R-LATs測量網絡應用的一個瓶頸。

發明內容

針對在大規模旋轉激光經緯儀布站組網工況中，傳感器節點接收的平面光信號和基準信號極易發生重疊，從而產生粗大誤差，且基準基站需接受到每一臺旋轉激光經緯儀發出平面光信號，致使系統布站進一步受限并導致測量范圍減小的問題。本發明一種大規模R-LATs測量系統的光電傳感器網絡時鐘同步系統及方法，采用去除基準基站觸發基準信號的思想，通過同步傳感器網絡時鐘的光同步，去除基準基站對系統測量范圍的限制，使傳感器節點相互之間的信息可以交互。

為達到上述目的，本發明采用以下技術方案予以實現：

一種大規模R-LATs測量系統的光電傳感器網絡時鐘同步方法，包括如下步驟，

步驟1，在測量空間內持續發射同步光信號，所述的同步光信號由標準的帶有編碼信息的脈沖控制，并按設定時序閃爍；

步驟2，傳感器網絡中的每一節點接收到同步光信號和大規模R-LATs測量系統中旋轉激光經緯儀的平面光信號后分別進行識別提取，并上傳至上位機；