自動水準(zhǔn)測量的制作方法
【專利摘要】一種確定點(diǎn)相對于水準(zhǔn)儀的高程的方法，包括使用無線鏈路將第一信號從控制器發(fā)送到水準(zhǔn)儀。第一信號指示水準(zhǔn)儀使水準(zhǔn)儀的校準(zhǔn)單元與水準(zhǔn)標(biāo)尺的參照目標(biāo)自動地對齊。該方法還包括，使用無線鏈路在控制器處接收第二信號。第二信號從水準(zhǔn)儀發(fā)出且指示校準(zhǔn)單元與參照目標(biāo)對齊。該方法還包括使用無線鏈路將第三信號從控制器發(fā)送到水準(zhǔn)儀。第三信號指示水準(zhǔn)儀自動地確定點(diǎn)相對于水準(zhǔn)儀的高程。
【專利說明】自動水準(zhǔn)測量
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明的實(shí)施方式總體涉及自動水準(zhǔn)儀。更具體地，本發(fā)明的實(shí)施方式涉及使用自動水準(zhǔn)儀進(jìn)行高程測量的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在測繪、施工和其他應(yīng)用中通常采用多種儀器來測量角度、距離和高程。舉例來說，數(shù)字水準(zhǔn)儀通常用來提供高精度的高程測量。使用數(shù)字水準(zhǔn)儀，相對于數(shù)字水準(zhǔn)儀或者相對于已知的點(diǎn)，可以確定未知的點(diǎn)的高程。典型的水準(zhǔn)測量過程包括:確定數(shù)字水準(zhǔn)儀相對于已知點(diǎn)的高程(即，后視測量)，以及確定數(shù)字水準(zhǔn)儀相對于未知點(diǎn)的高程(即，前視測量)。這些點(diǎn)之間的高程的差值可以用來確定未知點(diǎn)的高程。
[0003]在每個點(diǎn)處，數(shù)字水準(zhǔn)儀確定在數(shù)字水準(zhǔn)儀的水平視線和測量點(diǎn)之間的高程差值。這使用水準(zhǔn)標(biāo)尺來完成。數(shù)字水準(zhǔn)儀用來確定其水平視線落在水準(zhǔn)標(biāo)尺的哪個位置，以及，水準(zhǔn)標(biāo)尺的刻度用來確定在水平視線和測量點(diǎn)之間的距離。
[0004]典型的水準(zhǔn)測量過程需要一個人在測量點(diǎn)處握住水準(zhǔn)標(biāo)尺且另一個人在數(shù)字水準(zhǔn)儀處執(zhí)行測量。為了縮短測量時間，一些過程需要兩個人握住水準(zhǔn)標(biāo)尺-一個人用于后視測量且一個人用于前視測量。
[0005]盡管數(shù)字水準(zhǔn)儀通常用來確定高程，然而，需要改進(jìn)的方法以增大測量精度、縮短測量時間和降低測量成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的實(shí)施方式提供了用于確定高程的改進(jìn)方法。例如，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，確定點(diǎn)相對于水準(zhǔn)儀的高程的方法包括:使用無線鏈路，將第一信號從控制器發(fā)送到水準(zhǔn)儀。第一信號指示水準(zhǔn)儀使水準(zhǔn)儀的校準(zhǔn)單元與水準(zhǔn)標(biāo)尺的參照目標(biāo)自動地對齊。該方法還包括使用無線鏈路在控制器處接收第二信號。第二信號從水準(zhǔn)儀發(fā)出且指示校準(zhǔn)單元與參照目標(biāo)對齊。該方法還包括使用無線鏈路將第三信號從控制器發(fā)送到水準(zhǔn)儀。第三信號指示水準(zhǔn)儀自動地確定點(diǎn)相對于水準(zhǔn)儀的高程。點(diǎn)的高程使用水準(zhǔn)標(biāo)尺上的圖案來確定。
[0007]在一實(shí)施方式中，水準(zhǔn)儀定位成距離所述點(diǎn)小于約100米。
[0008]在另一實(shí)施方式中，當(dāng)所述水準(zhǔn)儀定位成距所述點(diǎn)小于100米時，在小于±0.2毫米的精度范圍內(nèi)確定所述點(diǎn)相對于所述水準(zhǔn)儀的所述高程。
[0009]在另一實(shí)施方式中，所述校準(zhǔn)單元被配置成圍繞所述水準(zhǔn)儀的水平軸線獨(dú)立地旋轉(zhuǎn)。
[0010]在另一實(shí)施方式中，該方法還包括:使用所述無線鏈路在所述控制器處接收第四信號。第四信號從所述水準(zhǔn)儀發(fā)出且提供所述點(diǎn)相對于所述水準(zhǔn)儀的所述高程。
[0011]在另一實(shí)施方式中，所述水準(zhǔn)儀包括數(shù)字水準(zhǔn)儀。
[0012]在另一實(shí)施方式中，所述水準(zhǔn)儀的所述校準(zhǔn)單元執(zhí)行掃描，以識別所述水準(zhǔn)標(biāo)尺的所述參照目標(biāo)且使所述校準(zhǔn)單元與所述參照目標(biāo)對齊。在一些實(shí)施方式中，所述參照目標(biāo)包括光學(xué)圖案，且用于識別所述水準(zhǔn)標(biāo)尺的所述參照目標(biāo)而執(zhí)行的所述掃描是光學(xué)掃描以識別所述光學(xué)圖案。在其他實(shí)施方式中，所述參照目標(biāo)包括反射部分，以及在所述掃描期間，所述水準(zhǔn)儀發(fā)出光且檢測從所述參照目標(biāo)的所述反射部分所反射的光。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式，確定點(diǎn)相對于水準(zhǔn)儀的高程的方法包括:當(dāng)所述水準(zhǔn)標(biāo)尺從第一位置移動到所述點(diǎn)時，通過所述水準(zhǔn)儀自動地跟蹤所述水準(zhǔn)標(biāo)尺的移動。該方法還包括使用無線鏈路在所述水準(zhǔn)儀處接收第一信號。第一信號指示所述水準(zhǔn)儀使所述水準(zhǔn)儀的校準(zhǔn)單元與所述水準(zhǔn)標(biāo)尺的參照目標(biāo)對齊。該方法還包括使所述水準(zhǔn)儀的所述校準(zhǔn)單元與所述水準(zhǔn)標(biāo)尺的所述參照目標(biāo)自動地對齊。該方法還包括使用所述無線鏈路從所述水準(zhǔn)儀發(fā)出第二信號。所述第二信號指示校準(zhǔn)單元與所述水準(zhǔn)標(biāo)尺的參照目標(biāo)對齊。該方法還包括使用所述無線鏈路在所述水準(zhǔn)儀處接收第三信號。所述第三信號指示所述水準(zhǔn)儀確定所述點(diǎn)相對于所述水準(zhǔn)儀的所述高程。點(diǎn)的高程使用水準(zhǔn)標(biāo)尺上的圖案來確定。
[0014]在一實(shí)施方式中，所述水準(zhǔn)儀通過跟蹤所述參照目標(biāo)的移動，而跟蹤所述水準(zhǔn)標(biāo)尺的移動。
[0015]在另一實(shí)施方式中，所述參照目標(biāo)包括反射部分，以及所述水準(zhǔn)儀發(fā)出光且檢測從所述反射部分所反射的光以跟蹤所述水準(zhǔn)標(biāo)尺的移動。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式，確定點(diǎn)相對于水準(zhǔn)儀的高程的方法包括使用無線鏈路將第一信號從控制器發(fā)送到所述水準(zhǔn)儀。第一信號指示所述水準(zhǔn)儀，當(dāng)所述水準(zhǔn)標(biāo)尺從第一位置移動到所述點(diǎn)時，自動地跟蹤所述水準(zhǔn)標(biāo)尺的參照目標(biāo)的移動。該方法還包括使用所述無線鏈路將第二信號從所述控制器發(fā)送到所述水準(zhǔn)儀。所述第二信號指示所述水準(zhǔn)儀使所述水準(zhǔn)儀的校準(zhǔn)單元與所述水準(zhǔn)標(biāo)尺的參照目標(biāo)自動地對齊，且還指示所述水準(zhǔn)儀自動地確定所述點(diǎn)相對于所述水準(zhǔn)儀的所述高程。所述點(diǎn)的所述高程使用所述水準(zhǔn)標(biāo)尺上的圖案來確定。該方法還包括使用所述無線鏈路在所述控制器處接收第三信號。第三信號從所述水準(zhǔn)儀發(fā)出且提供所述點(diǎn)相對于所述水準(zhǔn)儀的高程。
[0017]在一實(shí)施方式中，該方法還包括使用所述無線鏈路在所述控制器處接收第四信號。第四信號從所述水準(zhǔn)儀發(fā)送且指示所述校準(zhǔn)單元與所述水準(zhǔn)標(biāo)尺的所述參照目標(biāo)對齊。
[0018]在另一實(shí)施方式中，使用與所述水準(zhǔn)標(biāo)尺不同的第二水準(zhǔn)標(biāo)尺相對于所述水準(zhǔn)儀確定第二點(diǎn)的高程。第二水準(zhǔn)標(biāo)尺被定位在所述第二點(diǎn)處且所述水準(zhǔn)儀定位成遠(yuǎn)離所述第二點(diǎn)。該方法包括使用無線鏈路將第四信號從所述控制器發(fā)送到所述水準(zhǔn)儀。第四信號指示所述水準(zhǔn)儀使所述校準(zhǔn)單元與所述第二水準(zhǔn)標(biāo)尺的參照目標(biāo)自動地對齊，且還指示所述水準(zhǔn)儀自動地確定所述第二點(diǎn)相對于所述水準(zhǔn)儀的所述高程。第二點(diǎn)的高程使用所述第二水準(zhǔn)標(biāo)尺上的圖案來確定。
[0019]使用本發(fā)明的實(shí)施方式實(shí)現(xiàn)了優(yōu)于常規(guī)技術(shù)的很多優(yōu)點(diǎn)。在一些實(shí)施方式中，例如，控制器將信號發(fā)送到水準(zhǔn)儀以自動地與水準(zhǔn)標(biāo)尺對齊且自動地獲得高程測量。使用這些方法，單人可以獲得高精度的高程測量。與需要至少兩個人執(zhí)行高程測量的常規(guī)方法相t匕，這可以改善效率。此外，一些實(shí)施方式包括通過水準(zhǔn)儀自動地跟蹤水準(zhǔn)標(biāo)尺的移動。這可以縮短在每個點(diǎn)處的準(zhǔn)備時間，由此縮短測量時間和減小成本。根據(jù)該實(shí)施方式，可以存在這些優(yōu)點(diǎn)中的一個或多個優(yōu)點(diǎn)。這些優(yōu)點(diǎn)和其他優(yōu)點(diǎn)在該說明書中進(jìn)行了描述且在下文更具體地描述。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1至圖3是根據(jù)本發(fā)明的各個實(shí)施方式的可以用來確定高程的示例性水準(zhǔn)儀的簡化圖；
[0021]圖4是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式測量點(diǎn)的高程的水準(zhǔn)儀的簡化圖；以及
[0022]圖5至圖7是示出根據(jù)本發(fā)明的各個實(shí)施方式確定高程的示例性方法的簡化流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]本發(fā)明的實(shí)施方式提供了與常規(guī)技術(shù)相比效率增大的高程確定方法。一些實(shí)施方式包括:使用位于遠(yuǎn)離水準(zhǔn)儀的控制器，將信號發(fā)送到水準(zhǔn)儀。該信號可指示水準(zhǔn)儀與水準(zhǔn)標(biāo)尺對齊且自動地執(zhí)行高程測量。其他實(shí)施方式可包括:通過水準(zhǔn)儀自動地跟蹤水準(zhǔn)標(biāo)尺的移動。
[0024]如本文所用的，水準(zhǔn)儀可包括數(shù)字水準(zhǔn)儀或者使用水準(zhǔn)標(biāo)尺執(zhí)行水準(zhǔn)測量的類似裝置。水準(zhǔn)標(biāo)尺通常包括通過水準(zhǔn)儀辨認(rèn)的圖案(例如，條形碼)且包括測量尺度。該圖案還可以用于跟蹤水準(zhǔn)儀和/或使水準(zhǔn)儀與水準(zhǔn)標(biāo)尺對齊?？商孢x地，水準(zhǔn)標(biāo)尺可包括參照目標(biāo)，該參照目標(biāo)可以用于跟蹤和/或校準(zhǔn)。該圖案還可包括另外的信息，諸如，可以用來識別水準(zhǔn)標(biāo)尺或者將水準(zhǔn)標(biāo)尺與特定點(diǎn)或特定位置關(guān)聯(lián)的標(biāo)識符。
[0025]本發(fā)明的實(shí)施方式能夠使單個人有效地獲取高程測量而不犧牲測量精度。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的水準(zhǔn)儀提供了，當(dāng)所述水準(zhǔn)儀被定位成距離所述水準(zhǔn)標(biāo)尺小于約100米時，高程測量具有的精度范圍是約±0.2毫米。該精度對于包括高速鐵路的大多數(shù)應(yīng)用是足夠的。
[0026]圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的可以用來確定點(diǎn)的高程的示例性水準(zhǔn)儀100的簡化圖。水準(zhǔn)儀100包括殼體102，該殼體102安裝在可調(diào)節(jié)的三腳臺116上。可調(diào)節(jié)的三腳臺116被安裝在諸如三腳架(在圖1中僅示出其一部分)的支撐件122上?？烧{(diào)節(jié)的三腳臺116通常被配置成允許殼體102圍繞豎向軸線106旋轉(zhuǎn)。豎向軸線106可以根據(jù)已知技術(shù)調(diào)準(zhǔn)使得其與本地重力矢量平行。
[0027]殼體102包括測量單元114。測量單元114可包括使得能夠查看物體的光學(xué)器件和/或能夠采集圖像信息的成像裝置。測量單元114的中心通常位于豎向軸線106和高程軸線118的交點(diǎn)處(盡管這一點(diǎn)不是必需的)。高程軸線118通常與豎向軸線106正交。
[0028]測量單元114可以以類似于常規(guī)的數(shù)字水準(zhǔn)儀的方式被配置以執(zhí)行高程測量。測量單元114和/或殼體102可包括補(bǔ)償器(例如，擺體)以確保測量單元114與本地重力矢量的對齊。測量單元114還可包括圖像傳感器(例如,(XD陣列或者CMOS陣列),該圖像傳感器被配置成獲得與水準(zhǔn)標(biāo)尺上的圖案相關(guān)聯(lián)的圖像信息。根據(jù)已知的技術(shù)，圖像信息可以用來確定高程。例如，測量單元114可以與水準(zhǔn)標(biāo)尺對齊，且在測量單元114的水平瞄準(zhǔn)線和水準(zhǔn)標(biāo)尺之間的交點(diǎn)處可以獲得圖像信息。在水準(zhǔn)標(biāo)尺上的圖案可包括測量尺度，圖像信息可指示在該測量尺度上的特定測量值。圖像信息用來確定在關(guān)注的物體或點(diǎn)和水準(zhǔn)儀100的水平瞄準(zhǔn)線之間的高度差。[0029]水準(zhǔn)儀100還包括校準(zhǔn)單元104。在該示例中，校準(zhǔn)單元104可以圍繞水平軸線108獨(dú)立地旋轉(zhuǎn)。水平軸線108可以正交于豎向軸線106且平行于高程軸線118 (盡管這不是必需的)。在該實(shí)施方式中，校準(zhǔn)單元104圍繞水平軸線108可旋轉(zhuǎn)至任何所需的豎直角度，以及殼體102圍繞豎向軸線106可旋轉(zhuǎn)至任何所需的水平角度。
[0030]校準(zhǔn)單元104包括跟蹤器/校準(zhǔn)器110。跟蹤器/校準(zhǔn)器110的中心可以與豎向軸線106和水平軸線108對齊(盡管這不是必需的)。跟蹤器/校準(zhǔn)器110和測量單元114被布置成使得，當(dāng)跟蹤器/校準(zhǔn)器110與水準(zhǔn)標(biāo)尺(或者水準(zhǔn)標(biāo)尺的參照目標(biāo))對齊時，測量單元114與水準(zhǔn)標(biāo)尺對齊且處于合適的位置，以能夠使用水準(zhǔn)標(biāo)尺來執(zhí)行高程測量。跟蹤器/校準(zhǔn)器110可以被配置成，自動地跟蹤水準(zhǔn)標(biāo)尺(或者水準(zhǔn)標(biāo)尺的參照目標(biāo))，自動地執(zhí)行掃描以定位水準(zhǔn)標(biāo)尺(或者水準(zhǔn)標(biāo)尺的參照目標(biāo))，和/或自動地與水準(zhǔn)標(biāo)尺(或者水準(zhǔn)標(biāo)尺的參照目標(biāo))對齊。
[0031]跟蹤器/校準(zhǔn)器110可以是能夠執(zhí)行跟蹤、掃描和/或?qū)R功能的任一常規(guī)裝置。作為示例，在一些實(shí)施方式中，跟蹤器/校準(zhǔn)器110包括成像裝置(例如，數(shù)字?jǐn)z像機(jī))，該成像裝置被配置成識別水準(zhǔn)標(biāo)尺上的圖案(或者水準(zhǔn)標(biāo)尺的參照目標(biāo))。在其他實(shí)施方式中，跟蹤器/校準(zhǔn)器110包括被配置成接收從水準(zhǔn)標(biāo)尺的參照目標(biāo)發(fā)出的信號(例如，光脈沖)的模塊。在其他實(shí)施方式中，跟蹤器/校準(zhǔn)器110包括被配置成發(fā)出信號和接收從水準(zhǔn)標(biāo)尺的參照目標(biāo)反射的信號的模塊。這些裝置可以根據(jù)已知的技術(shù)執(zhí)行跟蹤、掃描和/或?qū)R功能。
[0032]校準(zhǔn)單元104圍繞水平軸線108的獨(dú)立旋轉(zhuǎn)允許跟蹤器/校準(zhǔn)器110以幾乎任何豎直角度跟蹤、掃描和/或?qū)R，同時測量單元114保持在基本上正交于本地重力矢量的測量位置上。這允許跟蹤器/校準(zhǔn)器110跟蹤、掃描和/或?qū)R水準(zhǔn)標(biāo)尺，該水準(zhǔn)標(biāo)尺可以在測量單元114的有限的測量窗口的外部。
[0033]水準(zhǔn)儀100還包括用來使殼體102圍繞豎向軸線106旋轉(zhuǎn)的可控制的水平驅(qū)動器以及用來使校準(zhǔn)單元104圍繞水平軸線108旋轉(zhuǎn)的可控制的豎向驅(qū)動器。水平驅(qū)動器和豎向驅(qū)動器被配置成，響應(yīng)于控制信號，提供圍繞軸線106、108的旋轉(zhuǎn)。
[0034]在一實(shí)施方式中，控制信號通過水準(zhǔn)儀100內(nèi)的處理器來提供。處理器被配置成控制水平驅(qū)動器和豎向驅(qū)動器以使殼體102和校準(zhǔn)單元104旋轉(zhuǎn)。該處理器還可以被配置成控制跟蹤器/校準(zhǔn)器110的自動跟蹤、掃描和對齊以及測量單元114的自動高程測量。處理器控制這些功能的配置可以與已知的技術(shù)一致。
[0035]水準(zhǔn)儀100還包括通信模塊，該通信模塊被配置成，通過在處理器和控制器126之間發(fā)送信號124，提供數(shù)據(jù)和命令的無線通信?？刂破?26可以是手持控制器，該手持控制器具有用于顯示信息的屏幕以及用于輸入數(shù)據(jù)和/或命令的小鍵盤或其他部件。用戶可以使用控制器126來遠(yuǎn)程控制水準(zhǔn)儀100的各個功能(例如，跟蹤、掃描、對齊、測量)。
[0036]水準(zhǔn)儀100還可包括光學(xué)對點(diǎn)器以有助于根據(jù)已知的技術(shù)將水準(zhǔn)儀100定位在測量標(biāo)石或者其他所選擇的點(diǎn)上。光學(xué)對點(diǎn)器可以發(fā)出與豎向軸線106同軸的豎向向下的光束，和/或光學(xué)對點(diǎn)器可以實(shí)現(xiàn)使用望遠(yuǎn)鏡或者類似的校準(zhǔn)裝置來與所選擇的點(diǎn)對齊。
[0037]水準(zhǔn)儀100還可包括傾角檢測器，該傾角檢測器提供表示殼體102和/或測量單元114在兩個互相正交的方向上的傾角的信號。傾角檢測器可以用來設(shè)置水準(zhǔn)儀100使得豎向軸線106是垂直的。傾角檢測器也可以用來自動地補(bǔ)償任何偏差。[0038]應(yīng)該理解，水準(zhǔn)儀100在本文僅呈現(xiàn)為示例性水準(zhǔn)儀，該示例性水準(zhǔn)儀可以用來根據(jù)本發(fā)明的各個實(shí)施方式確定點(diǎn)的高程。本發(fā)明的實(shí)施方式不旨在被限制到圖1說明的和/或上文描述的構(gòu)型?？梢钥闯觯鶕?jù)本發(fā)明的方法可以使用具有不同配置的水準(zhǔn)儀，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員根據(jù)本申請可以意識到多個變型、改動和替選例。
[0039]圖2是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的可以用來確定點(diǎn)的高程的另一示例性水準(zhǔn)儀的簡化圖。水準(zhǔn)儀200與圖1中示出的水準(zhǔn)儀100的類似之處在于:水準(zhǔn)儀200包括殼體202、可調(diào)節(jié)的三腳臺216、支撐件222、和具有跟蹤器/校準(zhǔn)器210的校準(zhǔn)單元204。這些部件中的每個部件可以以類似于如上文描述的水準(zhǔn)儀100的部件的方式來配置。另外，水準(zhǔn)儀200可包括已經(jīng)關(guān)于水準(zhǔn)儀100在上文描述或者沒有描述的其他部件。
[0040]水準(zhǔn)儀200還包括測量單元234。類似于圖1中示出的測量單元114，測量單元234可以以類似于常規(guī)的數(shù)字水準(zhǔn)儀的方式來配置以執(zhí)行高程測量。然而，在該實(shí)施方式中，測量單元234被設(shè)置在殼體202的上部。這樣的配置可以是有利的，以允許使用藍(lán)牙、W1-Fi或類似的無線通信技術(shù)來與控制器進(jìn)行無線通信。
[0041]圖3是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的可以用來確定點(diǎn)的高程的另一示例性水準(zhǔn)儀的簡化圖。水準(zhǔn)儀300與圖1中示出的水準(zhǔn)儀100的類似之處在于:其包括殼體302、可調(diào)節(jié)的三腳臺316和支撐件322。這些部件中的每個部件可以以類似于上文描述的水準(zhǔn)儀100的部件的方式來配置。另外，水準(zhǔn)儀300可包括上文已經(jīng)關(guān)于水準(zhǔn)儀100描述或者沒有描述的其他部件。
[0042]水準(zhǔn)儀300還包括跟蹤器/校準(zhǔn)器310，但是跟蹤器/校準(zhǔn)器310不圍繞水平軸線獨(dú)立地旋轉(zhuǎn)。在一實(shí)施方式中，水準(zhǔn)儀300包括豎向驅(qū)動器,該豎向驅(qū)動器使殼體302圍繞水平軸線旋轉(zhuǎn)。在該實(shí)施方式中，在跟蹤器/校準(zhǔn)器310執(zhí)行的跟蹤、掃描和/或?qū)R功能期間，殼體302可以圍繞水平軸線旋轉(zhuǎn)。在使用測量單元334執(zhí)行高程測量之前，殼體302與本地重力矢量對齊。在另一實(shí)施方式中，水準(zhǔn)儀300不包括用于圍繞水平軸線旋轉(zhuǎn)的豎向驅(qū)動器。在該實(shí)施方式中，在跟蹤、掃描和/或?qū)R功能期間，殼體302保持與本地重力矢量對齊。
[0043]在另一替選實(shí)施方式中，水準(zhǔn)儀可包括一體化的測量和校準(zhǔn)單元。在該實(shí)施方式中，測量和校準(zhǔn)單元可以被配置成以類似于圖3中的測量單元334的方式來執(zhí)行高程測量。測量和校準(zhǔn)單元還可包括跟蹤器/校準(zhǔn)器，跟蹤器/校準(zhǔn)器被配置成以類似于圖3中的跟蹤器/校準(zhǔn)器310的方式執(zhí)行跟蹤、掃描和/或?qū)R功能。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員根據(jù)本申請可以意識到多個變型、改動和替選例。
[0044]圖4是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式測量點(diǎn)(P1)的高程的水準(zhǔn)儀402的簡化圖。水準(zhǔn)標(biāo)尺410豎向定位在點(diǎn)(P1)的上方，以及水準(zhǔn)儀402的測量單元確定高度Oi1),在該高度Oi1)處，水準(zhǔn)儀402的水平軸線406與水準(zhǔn)標(biāo)尺410相交。通過識別在水準(zhǔn)標(biāo)尺410上的與水準(zhǔn)儀402的水平軸線406處于相同高度的圖案(例如，刻度或者碼字)，確定高度Oi1)。通過測量水準(zhǔn)儀402和在已知高程(e2)處的第二點(diǎn)之間的高度差(h2)且使用以下等式，可以確定點(diǎn)(P1)的高程G1)。
[0045]G1 = G2^2-K1 等式(I)
[0046]在一些實(shí)施方式中，水準(zhǔn)標(biāo)尺410可包括參照目標(biāo)408，水準(zhǔn)儀402可以是自動水準(zhǔn)儀，該自動水準(zhǔn)儀被配置成如關(guān)于圖1至圖3所解釋的執(zhí)行自動跟蹤、掃描和/或?qū)R。[0047]圖5是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式確定點(diǎn)相對于水準(zhǔn)儀的高程的示例性方法的簡化流程圖。使用定位在該點(diǎn)處的水準(zhǔn)標(biāo)尺，確定高程，同時水準(zhǔn)儀被定位成遠(yuǎn)離該點(diǎn)。該方法包括將第一信號從控制器發(fā)送到水準(zhǔn)儀，該第一信號指示水準(zhǔn)儀將校準(zhǔn)單元與水準(zhǔn)標(biāo)尺的參照目標(biāo)對齊(502)。可以使用無線鏈路發(fā)送第一信號。在接收到第一信號時，可以通過水準(zhǔn)儀自動地執(zhí)行該對齊。在一實(shí)施方式中，校準(zhǔn)單元被配置成圍繞水準(zhǔn)儀的水平軸線獨(dú)立地旋轉(zhuǎn)。在另一實(shí)施方式中，校準(zhǔn)單元執(zhí)行掃描以識別參照目標(biāo)且與參照目標(biāo)對齊。該掃描可以識別參照目標(biāo)的光學(xué)圖案，或者該掃描可包括發(fā)出光且檢測從參照目標(biāo)的反射部分所反射的光。
[0048]該方法還包括在控制器處接收來自水準(zhǔn)儀的第二信號，第二信號指示校準(zhǔn)單元與參照目標(biāo)對齊(504)。也可以使用無線鏈路來發(fā)送第二信號。
[0049]該方法還包括將第三信號從控制器發(fā)送到水準(zhǔn)儀，該第三信號指示水準(zhǔn)儀確定點(diǎn)的高程(506)。也可以使用無線鏈路來發(fā)送第三信號。在接收到第三信號時，通過水準(zhǔn)儀可以自動地確定該高程。使用水準(zhǔn)標(biāo)尺上的圖案，可以相對于水準(zhǔn)儀確定該高程。在一實(shí)施方式中，該方法還可包括:在控制器處接收來自水準(zhǔn)儀的第四信號，該第四信號提供該點(diǎn)的 高程。
[0050]圖6是示出根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式確定點(diǎn)相對于水準(zhǔn)儀的高程的示例性方法的簡化流程圖。使用被定位在該點(diǎn)處的水準(zhǔn)標(biāo)尺確定高程，同時水準(zhǔn)儀被定位成遠(yuǎn)離該點(diǎn)。該方法包括:當(dāng)水準(zhǔn)標(biāo)尺從第一位置移動到所述點(diǎn)時，通過水準(zhǔn)儀跟蹤水準(zhǔn)標(biāo)尺的移動(602)。該跟蹤可以通過水準(zhǔn)儀自動地執(zhí)行。在一實(shí)施方式中，通過跟蹤參照目標(biāo)的移動，水準(zhǔn)儀跟蹤水準(zhǔn)標(biāo)尺的移動。在另一實(shí)施方式中，水準(zhǔn)儀發(fā)出光且檢測從參照目標(biāo)的反射部分所反射的光以跟蹤水準(zhǔn)標(biāo)尺的移動。
[0051]該方法還包括:在水準(zhǔn)儀處接收第一信號，第一信號指示水準(zhǔn)儀將校準(zhǔn)單元與水準(zhǔn)標(biāo)尺的參照目標(biāo)對齊(604)。第一信號可以使用無線鏈路來發(fā)送。
[0052]該方法還包括:使水準(zhǔn)儀的校準(zhǔn)單元與水準(zhǔn)標(biāo)尺的參照目標(biāo)對齊(606)。在接收到第一信號時，該對齊可以通過水準(zhǔn)儀自動地執(zhí)行。在一實(shí)施方式中，校準(zhǔn)單元被配置成，在對齊期間圍繞水準(zhǔn)儀的水平軸線獨(dú)立地旋轉(zhuǎn)。
[0053]該方法還包括:從水準(zhǔn)儀發(fā)送第二信號，第二信號指示校準(zhǔn)單元與參照目標(biāo)對齊(608)。第二信號也可以使用無線鏈路來發(fā)送。
[0054]該方法還包括:在水準(zhǔn)儀處接收第三信號，第三信號指示水準(zhǔn)儀確定點(diǎn)的高程(610)。第三信號也可以使用無線鏈路來發(fā)送。
[0055]該方法還可包括:確定點(diǎn)的高程(612)。當(dāng)接收到第三信號時，該高程可以通過水準(zhǔn)儀自動地確定。使用水準(zhǔn)標(biāo)尺上的圖案，可以相對于水準(zhǔn)儀來確定該高程。
[0056]圖7是示出根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式確定點(diǎn)相對于水準(zhǔn)儀的高程的示例性方法的簡化流程圖。使用被定位在該點(diǎn)處的水準(zhǔn)標(biāo)尺確定高程，同時水準(zhǔn)儀被定位成遠(yuǎn)離該點(diǎn)。該方法包括:將第一信號從控制器發(fā)送到水準(zhǔn)儀，當(dāng)水準(zhǔn)標(biāo)尺從第一位置移動到所述點(diǎn)時，第一信號指示水準(zhǔn)儀自動地跟蹤水準(zhǔn)標(biāo)尺的參照目標(biāo)的移動(702)。第一信號可以使用無線鏈路來發(fā)送。
[0057]該方法還包括:將第二信號從控制器發(fā)送到水準(zhǔn)儀，第二信號指示水準(zhǔn)儀使校準(zhǔn)單元與參照目標(biāo)對齊且確定點(diǎn)的高程(704)。第二信號也可以使用無線鏈路來發(fā)送。在接收到第二信號時，可以通過水準(zhǔn)儀自動地執(zhí)行該對齊。在一實(shí)施方式中，校準(zhǔn)單元被配置成在對齊期間圍繞水準(zhǔn)儀的水平軸線獨(dú)立地旋轉(zhuǎn)。使用水準(zhǔn)標(biāo)尺上的圖案，可以相對于水準(zhǔn)儀來確定該高程。
[0058]該方法還包括:在控制器處接收來自水準(zhǔn)儀的第三信號，該第三信號提供點(diǎn)的高程(706)。第三信號也可以使用無線鏈路來發(fā)送。
[0059]在一實(shí)施方式中，使用與所述水準(zhǔn)標(biāo)尺不同的第二水準(zhǔn)標(biāo)尺確定第二點(diǎn)相對于水準(zhǔn)儀的高程。當(dāng)?shù)诙疁?zhǔn)標(biāo)尺被定位在第二點(diǎn)處且水準(zhǔn)儀被定位成遠(yuǎn)離該第二點(diǎn)時，確定第二點(diǎn)的高程。該方法還包括:使用無線鏈路，將第四信號從控制器發(fā)送到水準(zhǔn)儀。第四信號指示水準(zhǔn)儀自動地將校準(zhǔn)單元對齊第二水準(zhǔn)標(biāo)尺的參照目標(biāo)且自動地確定第二點(diǎn)相對于水準(zhǔn)儀的高程。使用第二水準(zhǔn)標(biāo)尺上的圖案來確定第二點(diǎn)的高程。
[0060]應(yīng)該理解，在圖5至圖7中所示的特定步驟提供了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式確定點(diǎn)相對于水準(zhǔn)儀的高程的特定方法。上文概述的步驟可以由系統(tǒng)軟件連續(xù)地重復(fù)。根據(jù)替選的實(shí)施方式，也可以其他次序執(zhí)行步驟。例如，上文概述的步驟可以以不同的次序來執(zhí)行。此外，在圖5至圖7中所示的各個步驟可包括多個子步驟，這些子步驟可以按照對于每個該單獨(dú)的步驟合適的各種次序執(zhí)行。此外，根據(jù)特定的應(yīng)用，可以添加或者去除另外的步驟。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員根據(jù)本申請將意識到多個變型、改動和替選例。
[0061]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的水準(zhǔn)儀和控制器通常包括常見的處理部件，諸如一個或多個處理器、用于存儲的有形媒介、I/o裝置、和使部件互連的系統(tǒng)總線。RAM和磁盤驅(qū)動器是用于存儲數(shù)據(jù)和計(jì)算機(jī)程序的有形媒介的示例。其他類型的有形媒介包括磁性存儲媒介、光學(xué)存儲媒介、半導(dǎo)體存儲器，諸如閃速存儲器、聯(lián)網(wǎng)的存儲裝置等。水準(zhǔn)儀和控制器還可以包括操作系統(tǒng)。
[0062]應(yīng)該注意，在整個本說明書所討論的方法和設(shè)備僅僅作為示例提供。各個實(shí)施方式視情況可以省略、替代、或者添加各種步驟或部件。例如，應(yīng)該理解，關(guān)于某些實(shí)施方式所描述的特征可以組合在各個其他實(shí)施方式中。此外，實(shí)施方式可以通過硬件、軟件、固件、中間件、微碼、硬件描述語言或者其任一組合來實(shí)施。當(dāng)在軟件、固件、中間件或微碼中實(shí)施時，用來執(zhí)行必要任務(wù)的程序代碼或者代碼段可以存儲在諸如存儲介質(zhì)的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)中。處理器可以適于執(zhí)行必要的任務(wù)。術(shù)語“計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)”包括但不限于:便攜式存儲裝置或固定存儲裝置、光學(xué)存儲裝置、無線信道、SIM卡、其他智能卡和各種能夠存儲、包含或者裝載指令或數(shù)據(jù)的其他介質(zhì)。
【權(quán)利要求】
1.一種使用水準(zhǔn)標(biāo)尺確定點(diǎn)相對于水準(zhǔn)儀的高程的方法，所述水準(zhǔn)標(biāo)尺定位在所述點(diǎn)處且所述水準(zhǔn)儀定位成遠(yuǎn)離所述點(diǎn)，所述方法包括: 使用無線鏈路將第一信號從控制器發(fā)送到所述水準(zhǔn)儀，所述第一信號指示所述水準(zhǔn)儀自動地將所述水準(zhǔn)儀的校準(zhǔn)單元與所述水準(zhǔn)標(biāo)尺的參照目標(biāo)對齊； 使用所述無線鏈路在所述控制器處接收第二信號，所述第二信號從所述水準(zhǔn)儀發(fā)送且指示所述校準(zhǔn)單元與所述水準(zhǔn)標(biāo)尺的所述參照目標(biāo)對齊；以及 使用所述無線鏈路將第三信號從所述控制器發(fā)送到所述水準(zhǔn)儀，所述第三信號指示所述水準(zhǔn)儀自動地確定所述點(diǎn)相對于所述水準(zhǔn)儀的所述高程，使用所述水準(zhǔn)標(biāo)尺上的圖案來確定所述點(diǎn)的所述高程。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述水準(zhǔn)儀被定位成距離所述點(diǎn)小于約100米。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，當(dāng)所述水準(zhǔn)儀被定位成距離所述點(diǎn)小于100米時，在小于±0.2毫米的精度范圍內(nèi)確定所述點(diǎn)相對于所述水準(zhǔn)儀的所述高程。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述校準(zhǔn)單元被配置成圍繞所述水準(zhǔn)儀的水平軸線獨(dú)立地旋轉(zhuǎn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括: 使用所述無線鏈路在所述控制器處接收第四信號，所述第四信號從所述水準(zhǔn)儀發(fā)出且提供所述點(diǎn)相對于所述水準(zhǔn)儀的所述高程。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述水準(zhǔn)儀包括數(shù)字水準(zhǔn)儀。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述水準(zhǔn)儀的所述校準(zhǔn)單元執(zhí)行掃描，以識別所述水準(zhǔn)標(biāo)尺的所述參照目標(biāo)且使所述校準(zhǔn)單元與所述參照目標(biāo)對齊。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述參照目標(biāo)包括光學(xué)圖案，且用來識別所述水準(zhǔn)標(biāo)尺的所述參照目標(biāo)而執(zhí)行的所述掃描是光學(xué)掃描以識別所述光學(xué)圖案。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述參照目標(biāo)包括反射部分，以及在所述掃描期間，所述水準(zhǔn)儀發(fā)出光且檢測從所述參照目標(biāo)的所述反射部分所反射的光。
10.一種使用水準(zhǔn)標(biāo)尺確定點(diǎn)相對于水準(zhǔn)儀的高程的方法，所述水準(zhǔn)標(biāo)尺定位在所述點(diǎn)處且所述水準(zhǔn)儀定位成遠(yuǎn)離所述點(diǎn)，所述方法包括: 當(dāng)所述水準(zhǔn)標(biāo)尺從第一位置移動到所述點(diǎn)時，通過所述水準(zhǔn)儀自動地跟蹤所述水準(zhǔn)標(biāo)尺的移動； 使用無線鏈路在所述水準(zhǔn)儀處接收第一信號，所述第一信號指示所述水準(zhǔn)儀將所述水準(zhǔn)儀的校準(zhǔn)單元與所述水準(zhǔn)標(biāo)尺的參照目標(biāo)對齊； 使所述水準(zhǔn)儀的所述校準(zhǔn)單元與所述水準(zhǔn)標(biāo)尺的所述參照目標(biāo)自動地對齊； 使用所述無線鏈路從所述水準(zhǔn)儀發(fā)出第二信號，所述第二信號指示所述水準(zhǔn)儀的所述校準(zhǔn)單元與所述水準(zhǔn)標(biāo)尺的所述參照目標(biāo)對齊； 使用所述無線鏈路在所述水準(zhǔn)儀處接收第三信號，所述第三信號指示所述水準(zhǔn)儀確定所述點(diǎn)相對于所述水準(zhǔn)儀的所述高程；以及 自動地確定所述點(diǎn)相對于所述水準(zhǔn)儀的所述高程，使用所述水準(zhǔn)標(biāo)尺上的圖案來確定所述點(diǎn)的高程。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述水準(zhǔn)儀被定位成距離所述點(diǎn)小于約100米。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，當(dāng)所述水準(zhǔn)儀被定位成距離所述點(diǎn)小于100米時，在小于±0.2毫米的精度范圍內(nèi)確定所述點(diǎn)相對于所述水準(zhǔn)儀的所述高程。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述水準(zhǔn)儀通過跟蹤所述參照目標(biāo)的移動來跟蹤所述水準(zhǔn)標(biāo)尺的移動。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述參照目標(biāo)包括反射部分，以及所述水準(zhǔn)儀發(fā)出光且檢測從所述反射部分所反射的光以跟蹤所述水準(zhǔn)標(biāo)尺的移動。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述校準(zhǔn)單元被配置成圍繞所述水準(zhǔn)儀的水平軸線獨(dú)立地旋轉(zhuǎn)。
16.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述水準(zhǔn)儀包括數(shù)字水準(zhǔn)儀。
17.一種使用水準(zhǔn)標(biāo) 尺確定點(diǎn)相對于水準(zhǔn)儀的高程的方法，所述水準(zhǔn)標(biāo)尺定位在所述點(diǎn)處且所述水準(zhǔn)儀定位成遠(yuǎn)離所述點(diǎn)，所述方法包括: 使用無線鏈路將第一信號從控制器發(fā)送到所述水準(zhǔn)儀，當(dāng)所述水準(zhǔn)標(biāo)尺從第一位置移動到所述點(diǎn)時，所述第一信號指示所述水準(zhǔn)儀自動地跟蹤所述水準(zhǔn)標(biāo)尺的參照目標(biāo)的移動； 使用所述無線鏈路將第二信號從所述控制器發(fā)送到所述水準(zhǔn)儀，所述第二信號指示所述水準(zhǔn)儀使所述水準(zhǔn)儀的校準(zhǔn)單元與所述水準(zhǔn)標(biāo)尺的參照目標(biāo)自動地對齊，且指示所述水準(zhǔn)儀自動地確定所述點(diǎn)相對于所述水準(zhǔn)儀的所述高程，所述點(diǎn)的所述高程是使用所述水準(zhǔn)標(biāo)尺上的圖案來確定的；以及 使用所述無線鏈路在所述控制器處接收第三信號，所述第三信號從所述水準(zhǔn)儀發(fā)出且提供所述點(diǎn)相對于所述水準(zhǔn)儀的所述高程。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，還包括: 使用所述無線鏈路在所述控制器處接收第四信號，所述第四信號從所述水準(zhǔn)儀發(fā)出且指示所述校準(zhǔn)單元與所述水準(zhǔn)標(biāo)尺的所述參照目標(biāo)對齊。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中，所述校準(zhǔn)單元被配置成圍繞所述水準(zhǔn)儀的水平軸線獨(dú)立地旋轉(zhuǎn)。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中，使用與所述水準(zhǔn)標(biāo)尺不同的第二水準(zhǔn)標(biāo)尺，相對于所述水準(zhǔn)儀確定第二點(diǎn)的高程，所述第二水準(zhǔn)標(biāo)尺定位在所述第二點(diǎn)處且所述水準(zhǔn)儀定位成遠(yuǎn)離所述第二點(diǎn)，所述方法還包括: 使用所述無線鏈路將第四信號從所述控制器發(fā)送到所述水準(zhǔn)儀，所述第四信號指示所述水準(zhǔn)儀使所述校準(zhǔn)單元與所述第二水準(zhǔn)標(biāo)尺的參照目標(biāo)自動地對齊，且指示所述水準(zhǔn)儀自動地確定所述第二點(diǎn)相對于所述水準(zhǔn)儀的高程，所述第二點(diǎn)的高程使用所述第二水準(zhǔn)標(biāo)尺上的圖案來確定。
【文檔編號】G01C9/06GK104011502SQ201280060465
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2012年12月5日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月6日
【發(fā)明者】米格爾·阿莫爾 申請人:天寶導(dǎo)航有限公司