CN101351684B

CN101351684B - 测量仪和测量方法

Info

Publication number: CN101351684B
Application number: CN200680050320.1A
Authority: CN
Inventors: M·赫茨曼; T·克朗; M·努登费尔特
Original assignee: Trimble AB
Current assignee: Trimble AB
Priority date: 2005-12-02
Filing date: 2006-11-30
Publication date: 2013-03-06
Anticipated expiration: 2026-11-30
Also published as: JP2009517672A; CN101351684A; EP1955015B1; US20070127013A1; EP1955015A1; US7443495B2; WO2007062846A1

Abstract

一种测量仪和测量方法，其根据跟踪***所产生的误差信号读数确定用于获得角度测量***角度值读数的测量周期的持续时间。因此可以在出现空气湍流时以期望的精度确定角度信号读数所表示的角度值，其中测量周期在低度空气湍流下较短而在较高程度空气湍流下较长。

Description

测量仪和测量方法

技术领域

本发明总体涉及一种测量仪和测量方法。本发明还涉及一种使测量仪执行测量方法的计算机程序产品。

背景技术

常规的测量仪包括可安装在三脚架上的底座和可相对于底座旋转安装的光学***，其中提供角度传感器以测量光学***相对于底座的取向。光学***可限定瞄准方向，该方向可与光学***的光轴一致或者由光学***光路上的十字线限定。操作员可查看光学***并定位光学***从而使瞄准方向朝向所感兴趣的目标。操作员然后还可在合适选择的测量仪坐标系中测量目标方向的角度。

测量仪可具有跟踪功能，其中根据表示光学***瞄准方向与朝向目标方向之间的差别的误差信号控制用于控制光学***相对于底座的取向的电动机。为此，光学***可包括用于产生限定光学***瞄准方向的成形测量光束的光源，以及位置敏感辐射检测器，例如四象限检测器、位置检测器或者CCD检测器，以接收从反射目标反射的测量光。跟踪***控制电动机从而尽量减小从辐射检测器的检测器信号所获得的误差信号。在其中跟踪***维持光学***取向使得光学***的瞄准方向与目标交叉的测量周期内累加角度传感器的多个角度值读数。然后对在测量周期内所获得的多个角度值读数进行平均以产生表示坐标系中目标角度的角度值。

测量光束穿过的空气体湍流可引起测量光束的光路偏离直线，从而造成跟踪误差信号的波动。由于跟踪***的跟踪控制，考虑到尽量减小误差信号而连续控制电动机。这一点造成了在测量周期期间所获得的角度值的波动。为获得充分的测量精度有必要累加足够数量的角度值读数以将其平均而确定测量结果。因此，测量周期必须具有足够长的持续时间，例如十秒或更多以保证在强空气湍流环境中获得期望的测量精度。这一点产生了长期的测量计划，其中测量多个关注目标。

发明内容

考虑到上述问题完成了本发明。

本发明的实施例提供了用于确定相对于目标的取向的测量方法，其中基于由测量仪的跟踪***所产生的误差信号读数终止测量周期。

可以以规则的时间间隔或者不规则的时间间隔重复获得在测量周期内获得的误差信号读数，该时间间隔在执行该方法时例如根据控制测量的处理单元的工作量而确定。

根据本发明的实施例，终止测量周期包括确定在测量周期内所获得的多个误差信号读数的误差信号值的变率(variability)。例如可确定误差信号值的标准误差并将其用作变率。

根据示例性实施例，当变率低于预定阈值时终止测量周期。根据这里的示例性实施例，可由用户设置预定的阈值。

本发明的其它实施例提供了一种确定相对于目标取向的测量方法，其中基于由测量仪的角度测量***所产生的角度信号读数终止测量周期。可以以测量周期内规则的时间间隔或者以不规则的时间间隔获得角度信号的多个读数。

根据实施例，通过对在测量周期内获得的多个角度信号读数的角度信号值进行平均而确定方向。

根据示例性实施例，可根据多个误差信号读数和多个角度信号读数确定测量周期的终止。

根据本发明实施例的测量仪包括构造为使得测量仪执行上述测量方法的处理单元。

根据本发明的示例性实施例，测量仪包括：底座；可相对于底座旋转安装的光学***；至少一个用于控制光学***相对于底座的取向的电动机；用于测量光学***相对于底座的取向的角度测量***；用于控制该至少一个电动机从而使得光学***指向目标的跟踪***；和处理单元，其被构造为重复获得在测量周期内由角度测量***所产生的角度信号读数、重复获得跟踪***在测量周期内所产生的误差信号的读数、基于在测量周期内获得的多个误差信号读数终止测量周期、以及基于在测量周期内获得的多个角度信号读数计算角度值。

根据本发明的示例性实施例，测量仪包括：底座；可相对于底座旋转安装的光学***；至少一个用于控制光学***相对于底座的取向的电动机；用于测量光学***相对于底座的取向的角度测量***；用于控制该至少一个电动机从而使得光学***指向目标的跟踪***；和处理单元，其被构造为重复获得在测量周期内由角度测量***所产生的角度信号读数、基于在测量周期内获得的多个角度信号读数终止测量周期、以及基于在测量周期内获得的多个角度信号读数计算角度值。

根据另一个示例性实施例，测量仪包括位置敏感辐射检测器。该位置敏感辐射检测器可产生表示测量仪光学***瞄准方向与合适目标对准的检测信号。例如，位置敏感辐射检测器可包括具有设置为圆的四象限的四个检测器元件的四象限检测器。

根据这里的示例性实施例，可基于位置敏感检测器的输出信号产生误差信号，并且根据另一个示例性实施例，跟踪***可基于位置敏感检测器的输出信号控制该至少一个电动机。

根据另一个示例性实施例，光学***可包括光源和至少一个透镜，该透镜用于产生从光学***发出的成形光束并限定光学***的瞄准方向。根据***然后可控制该至少一个电动机以使成形光束指向目标。

根据示例性实施例，光学***可相对于目标围绕两条轴旋转，并且分离的电动机可以与该两条轴的其中一条轴关联以控制光学***相对于底座的取向。有利地，该两条轴相互垂直。

根据另一个示例性实施例，光学***可包括用于测量和目标之间的距离的距离测量***。根据这里的示例性实施例，还可基于距离测量***所产生的至少一个距离信号读数确定测量周期的终止。例如，用于基于误差信号的读数确定测量周期终止的阈值对于较大距离可被设置得较低，这是因为当测得较大距离时空气湍流的影响可预期得更高。

根据另一个实施例，本发明提供一种包括某信息的计算机可读载体，该信息表示适合于使得测量仪的处理单元执行上述测量方法的计算机软件。计算机可读载体可以为任何合适类型的载体例如固态存储器、磁存储器、光学存储器、其它类型的存储器或者适合于通过任何合适网络例如互联网的调制波/信号(例如射频、音频或者光频调制波/信号)。

附图说明

从下面参考附图对本发明示例性实施例的详细描述将更加清楚本发明的前述以及其它有利特征。要注意的是，并非本发明所有可能的实施例都必然显示这里所确认的每个或者任何优势。

图1示出了根据本发明实施例的测量仪；

图2为图1所示出的测量仪的功能图；

图3示意性示出了测量方法中所包括的角度；

图4示意性示出了采用图1和2所示出的测量仪跟踪目标的控制循环；以及

图5为示出根据本发明实施例的测量方法的流程图。

具体实施方式

在下面所描述的示例性实施例中，功能和结构类似的元件尽可能地以相似的附图标记表示。因此，为理解特别实施例单独元件的特征，应当参考对其它实施例及本发明概述部分的描述。

图1描述了可根据本发明实施例使用的测量仪。测量仪1为安装在三脚架5的三角台3上的准距仪或者总台。三脚架5包括三条连至板9上的腿7。三角台3包括三个可相对于其上放置腿的地面使总台水平的螺栓11。

测量仪1具有通过定位机构以预定和可再现的位置连至平台3的底座13，该定位机构包括例如容纳于三角台3中所提供的相应凹口中并通过固定机构(在图1中未示出)固定至三角台3的锥形凸起。

底座13承载包括一对支架17的旋转结构，该对支架17被轴承结构19安装在底座13上从而该对支架17可相对于底座13和三角台3绕垂直轴21旋转。在每个支架17中提供轴承23以限定光学测量***25可围绕其旋转的共用水平轴24。

由支架17承载的电动机结构27通过齿轮系30与固定在底座13上的销28接合以通过致动由测量仪1的处理单元29控制的电动机结构27而围绕垂直轴21旋转光学***25。

由读取相对于固定至销28的解码器盘32的角度位置的传感器31检测测量***25相关于垂直轴21的取向。传感器31所产生的角度信号被提供给处理单元29。

由支架17承载的电动机结构33通过齿轮系35与光学测量***25的轴34接合以通过致动由处理单元29控制的电动机结构33而围绕水平轴24旋转测量***25。

由读取相对于固定至轴34的解码器盘37的角度位置的传感器36检测测量***25相关于水平轴24的取向。传感器36所产生的角度信号被提供给处理单元29。

可由用户操作的控制旋钮38被提供在其中一个支架17的外表面上以指示处理单元29围绕垂直和水平轴21、24旋转光学***25。

图2中示出了测量***25的功能图。测量***25包括望远镜和距离测量***，其均采用其束路径上的共用光学元件。从场景发出的光41通过物镜43进入光学***25，并且可由其它例如在图2中以44示意性表示的光学元件产生场景图像，并且可被观察目镜45的用户的眼睛46观测。

光学***25还包括距离测量***，其包括：光发射元件49，例如红外LED；汇聚透镜48，用于汇聚由光发射元件49所发出的距离测量光；二色镜50，用于将所汇聚的光反射至反射棱镜51从而光线沿着延伸通过物镜43和聚焦透镜44的光轴42反射通过物镜43。

光学***25还包括照射单元，其包括：光源52，例如LED，用于发出照射光；汇聚透镜53，用于在朝向反射棱镜51的方向汇聚光源52所发出的照射光，使得发出的照射光也为沿着光轴42通过物镜43的成形光束。

从目标例如向后反射棱镜反射的照射光通过物镜43进入光学***25、从半透明反射镜58反射并入射至对照射至其上的光的位置敏感的辐射检测器59，其具有四个用于产生供应至处理单元29的位置信号的象限检测器元件。处理单元控制电动机27和33从而优化位置信号以使四个检测器元件59接收基本上相等的光强。这表示，代表距离检测***指示方向的光轴42朝向反射目标。可由任何类型的产生表示入射光强相对于检测器位置的信号的检测器形成辐射检测器59。辐射检测器的其它实例包括CCD检测器或者位置检测器，所述位置检测器为例如可从瑞典Partille 433 30的SiTek Electro Optics获得的PSD检测器。

由发光元件49产生并从目标反射的距离测量光通过物镜43进入光学***25并从二色棱镜63反射以入射至产生表示测量***25和反射目标之间距离的输出信号的光接收元件65。可通过估计发光元件49发出的光强与检测器65所接受的光强之间的差或者通过在本领域熟知的任何其它光程测量方法例如飞行时间脉冲距离测量法计算与目标之间的距离。

图3是示例性测量条件下测量仪1的俯视图。箭头71表示测量仪的合适坐标系轴。例如，轴71与朝向磁北的水平方向一致。附图标记72示意性表示反射目标，例如向后反射棱镜。线73表示当光学***精确对准目标72时光轴42的方向。角度α表示轴71和指向目标的方向73之间实际水平角。在图3所示的情况下，即光学***未精确对准目标，光轴42或者光学***的瞄准方向与轴71之间的仪表角度γ与角度α之间相差误差角度δ。

图4示意性示出了用于方位角跟踪目标72的理想控制循环85。86表示的至目标的实际角度α与角度传感器31所测量的仪表角度γ之差在87表示为δ。在理想条件下，即没有空气湍流时，差值角δ将形成被供应至87所表示的跟踪***的理想误差信号。由位置检测器59形成的跟踪***87和由控制循环29形成的控制部分然后可控制电动机27以使输入误差信号δ为零。

但是在实际的测量环境下，测量光束在其从测量仪1的光学***至目标72以及从目标72返回至光学***25的位置检测器59时穿过湍流空气体。湍流空气体具有折射率变化的区域从而至目标72和从目标72返回的测量光束路径偏离理想的直线。因此，位置检测器将检测不同于实际误差信号δ的干扰误差信号δ′。干扰误差信号δ′然后被用作跟踪***的输入信号，该***试图控制电动机27从而形成至跟踪***的输入的干扰误差信号δ′将被减小至零。

因此，作为仪表角度γ和至目标的实际角度α之间的差的误差角度δ在零度附近变化。仪表角度γ的多个读数将在至目标的实际角度α附近变化，从而角度γ的无限个读数平均值等于至目标的实际角度α。

明显的是，通过对在有限的测量周期内获得的仪表角度γ的有限个读数进行平均，仅仅能够以有限精度确定至目标的实际角度α。

换言之，可选择获得仪表角度γ读数的测量周期从而至目标的实际角度α的测量结果具有期望的精度。

从由位置检测器59所检测的干扰误差角度δ′确定测量周期。角度δ′的值示出了变率，并且由于控制循环的操作和空气湍流所产生的以89表示的干扰，这些值统计分散在零值附近。由于干扰误差角度δ′的统计行为，所以角度值δ′相对的变率随着测量周期的提高而减小，其中和空气湍流增强的情况相比，在空气湍流减弱的情况下该下降速度更大。可通过数学方法例如确定角度值δ′的标准误差估计变率。控制循环可通过合适的在控制循环29的处理器上运行的软件部分对在测量周期累加的角度值δ′的标准误差进行连续计算。如果计算的标准误差低于预定阈值，则测量周期终止，并且确定，在测量周期内获得的仪表角度γ的读数足以通过对所获得的角度值γ进行平均而以足够的精度确定至目标的实际角度α。

因此，提供了一种测量角度α的适应性方法，其中用于累积测量数据的测量周期适合于包括空气湍流程度变化的环境状况。在低度空气湍流环境下总测量时间减小，其中测量时间足够长以在较高程度的空气湍流环境下也能获得准确的测量结果。

在上面参考图4示出的控制循环可以以方位角方向跟踪目标。可提供相似的控制循环以基于位置传感器的读数沿仰角方向跟踪目标。因此在方位角方向和仰角方向都可高精度地确定至目标的方向。

下面将参考图5的流程图描述测量方法的另一个实施例。在开始该过程之后，观察目镜45的用户在步骤101将光学***指向目标从而位置检测器59检测从目标反射的测量光束。一旦该光入射至位置检测器59，则跟踪***开始执行和图4所示出的相似的控制循环。用户然后可通过对处理单元29的用户界面提供合适的输入而在步骤103启动累积测量数据的测量周期。例如，用户可推动设置在测量仪罩上的按键或者如果显示器具有触摸屏功能则触摸显示器47的预定区域。采样计数器n被设置为零。

虽然上述步骤101需要用户观察将光学***指向目标的目镜45，还可应用自动瞄准功能，其中自动驱动电动机结构27、33以沿着方位角方向和仰角方向移动光轴直到从目标反射的光表示找到了目标。

处理单元29然后在步骤104对样品计数器n累加并在步骤105从角度传感器31、36获得角度值读数。处理单元还获得从位置检测器59提供的位置信号读数。如果位置信号表示方位角方向的偏差，则处理单元控制电动机27以减小该偏差，并且如果位置检测器表示仰角方向上的偏差，则处理单元操作电动机33减小该偏差。另外，处理单元例如通过将每个方位角偏差和仰角偏差的平方相加而在步骤107计算表示方位角方向和仰角方向上偏差量的合适误差信号值。

除了从跟踪***的位置信号所获得的误差信号值，处理单元还从角度测量***所产生的角度信号获得误差信号值。处理单元组合从跟踪***和角度测量***获得的误差信号值以形成通过在步骤109计算组合误差信号值的标准误差而进一步处理的组合误差信号。另外，在步骤109还计算角度值的平均值。

例如，误差信号值和角度信号值可通过相加而组合。这里，在求和之前可合适地换算(scale)该值。例如，可换算每个误差信号值和角度信号值从而其表示仪表角度γ从实际角度α的相应的偏差角度值。还可组合未换算的误差信号值和未换算的角度信号值或者仅仅对误差信号值和角度信号值其中之一进行换算。

例如，可基于下式计算角度值的平均值。

{\overset{&OverBar;}{X}}_{n} = \frac{(n - 1)}{n} \cdot {\overset{&OverBar;}{X}}_{n - 1} + \frac{x_{n}}{n}

公式(1)

其中

X表示平均值，且

x_n表示当前所获得的角度值。

可通过将上述公式(1)应用至当前所计算的组合误差信号值而获得组合误差信号值的平均值。

例如可通过下式获得公式(1)的值x_n：

x_n＝a·y_n+b·z_n

公式(2)

其中

y_n表示当前所获得的角度值，

z_n表示当前从跟踪***所获得的位置信号，并且

a和b表示合适的换算因子。

其后，通过应用下式计算组合误差信号值的方差v_n

v_{n} = \frac{1}{(n - 1)} (v_{n - 1} \cdot (n - 2) + \frac{n {({\overset{&OverBar;}{X}}_{n} - x_{n})}^{2}}{(n - 1)})

公式(3)

然后标准误差(平均值的标准误差SEM)可由下式计算

e_{n} = \sqrt{\frac{v_{n}}{n}}

公式(4)

在步骤108，决定是否进行了最小数N_min次的测量。最小数N_min可预先设置在处理单元的存储器123中，或者可由用户通过用户界面设置最小数N_min。

如果累加了最少次测量，则处理继续进行步骤110，其中决定是否进行了最大数量的测量，以保证角度测量耗时不超过最大时间。数N_max可预先设置或者可由用户设置。如果样品计数器n低于最大数N_max，则处理单元在步骤111比较所计算的标准误差与预定的阈值。如果标准偏差高于阈值，则在步骤105继续进行处理以获得进一步的测量数据并重复步骤105、107、109、111。如果在步骤111标准偏差低于阈值，则在步骤113继续进行处理，假定获得了角度值γ的足够数量的读数以通过对角度值进行平均而足够精确地确定目标的实际角度α，则在步骤113终止测量周期。如此获得的目标的角度值被存储在处理单元的存储器中以进行进一步分析。

可预先确定或者由用户设置阈值。另外，阈值可取决于准距仪和目标之间的距离，例如通过以该距离除预先存储或者可由用户设置的常数。在这种情况下，常数c将对应于在目标的位置的以毫米计的距离误差。如果所获得的确定角度的精度与目标位置的以毫米计的精度一致，则然后在步骤101终止该测量。

其后该过程终止并且可再次开启以测量其它目标的角度或者对相同的目标重复进行测量。

在上述的实施例中，基于方位角误差信号、仰角误差信号、方位角角度信号和仰角角度信号终止测量周期。应当注意，这些信号的任何其它组合可用作终止测量周期的基础。例如，该终止可基于方位角和仰角误差信号，而不考虑方位角或者仰角角度信号，该终止可基于方位角和仰角角度信号而不考虑方位角和仰角误差信号，或者该终止可基于方位角和仰角误差信号的仅仅其中一个以及方位角和仰角角度信号的仅仅其中一个。

在上述实施例中，将标准误差用作表征所获得的测量值的变率的概念。但是可采用确定变率的其它概念，例如分布矩的更常用的概念，其中标准误差对应第二矩。因此，不同于2的其它量级的矩可用于表征变率。

总之，测量仪和方法的实施例确定了根据跟踪***所产生的误差信号读数获得角度测量***角度值读数的测量周期持续时间。因此可在出现空气湍流的情况下以预期的精度确定角度信号读数所表示的角度值，其中测量周期在较弱空气湍流下更短并且在较强空气湍流下更长。

虽然参考本发明特定示例性实施例描述了本发明，但是显然的是许多选择、更改和变化对本领域技术人员而言都是显而易见的。因此，这里所列举的本发明的示例性实施例期望是描述性的而非以任何方式限制。可进行各种变化而不偏离在下述权利要求书中所限定的本发明的精神和范围。

Claims

1.一种测量仪，包括：

底座；

相对于所述底座可旋转安装的且具有瞄准方向的光学***；

至少一个电动机，用于控制所述光学***相对于所述底座的取向；

角度测量***，用于测量所述光学***相对于所述底座的取向并且用于产生表示所述取向的角度信号；

跟踪***，用于控制所述至少一个电动机从而使得所述光学***指向目标并且用于产生表示瞄准方向与朝向目标的方向之间的差别的误差信号；和

处理单元，其被构造为

重复获得所述角度测量***在测量周期内所产生的至少一个角度信号的读数，

重复获得所述跟踪***在所述测量周期内所产生的至少一个误差信号的读数，

基于在所述测量周期内获得的所述至少一个误差信号的多个读数终止所述测量周期，以及

基于在所述测量周期内获得的所述至少一个角度信号的多个读数计算角度值。

2.根据权利要求1的测量仪，其中所述处理单元被构造为基于在所述测量周期内获得的所述至少一个角度信号的多个读数和在所述测量周期内获得的至少一个误差信号的多个读数的结合，终止所述测量周期。

3.根据权利要求2的测量仪，其中所述处理单元被构造为计算表示角度信号的读数的角度值的量与表示误差信号的读数的误差值的量之和。

4.根据权利要求2的测量仪，其中所述处理单元被构造为基于所述至少一个角度信号的多个读数的角度信号值的变率终止测量周期。

5.根据权利要求4的测量仪，其中所述处理单元被构造为基于所述角度信号值的标准误差终止所述测量周期。

6.根据权利要求1的测量仪，其中所述光学***包括辐射检测器，其对入射到其上的光的位置敏感。

7.根据权利要求6的测量仪，其中所述跟踪***被构造为基于所述辐射检测器的输出信号控制所述至少一个电动机。

8.根据权利要求6的测量仪，其中所述跟踪***被构造为基于所述辐射检测器的输出信号产生所述误差信号。

9.根据权利要求1的测量仪，其中所述误差信号表示所述光学***相对于所述底座的实际取向和使得所述光学***指向所述目标的所述光学***相对于所述底座的取向之间的角度差。

10.根据权利要求1的测量仪，其中所述光学***包括光源和至少一个透镜，以用于产生从所述光学***发出的光的成形束。

11.根据权利要求10的测量仪，其中所述跟踪***被构造为控制所述至少一个电动机从而所述光的成形束被指向所述目标。

12.根据权利要求1的测量仪，其中所述处理单元被构造为基于所述误差信号的多个读数的误差信号值的变率终止测量周期。

13.根据权利要求12的测量仪，其中所述处理单元被构造为基于所述误差信号值的标准误差终止测量周期。

14.根据权利要求12的测量仪，其中所述处理单元被构造为当误差信号值的变率低于预定阈值时终止测量周期。

15.根据权利要求14的测量仪，还包括用于输入预定阈值的用户界面。

16.根据权利要求1的测量仪，其中所述误差信号的每个读数表示关于所述光学***相对于所述底座的实际取向和使得所述光学***指向所述目标的所述光学***相对于所述底座的取向之间的差的至少一个角度值。

17.根据权利要求1的测量仪，其中所述光学***包括用于测量距目标的距离的距离测量***，并且其中所述处理单元还被构造为基于由所述距离测量***所产生的距离信号的至少一个读数和在测量周期中获得的至少一个误差信号的多个读数的结合来终止测量周期。

18.根据权利要求1的测量仪，还包括相对于底座安装在所述光学***上的旋转结构，其中所述旋转结构限定所述光学***相对于所述底座的第一旋转轴。

19.根据权利要求18的测量仪，其中所述至少一个电动机包括用于围绕第一旋转轴旋转所述光学***的第一电动机。

20.根据权利要求18的测量仪，其中所述旋转结构还限定了所述光学***相对于所述底座的第二旋转轴，其中所述第二旋转轴基本上垂直于所述第一旋转轴。

21.根据权利要求20的测量仪，其中所述至少一个电动机包括用于围绕所述第二旋转轴旋转所述光学***的第二电动机。

22.根据权利要求1的测量仪，其中所述误差信号表示在方位角方向上的跟踪误差和在仰角方向上的跟踪误差的至少其中一个。

23.一种测量仪，该测量仪包括：

底座；

相对于所述底座可旋转安装的且具有瞄准方向的光学***；

处理单元，其被构造为

基于在所述测量周期内获得的所述至少一个角度信号的多个读数终止所述测量周期，以及

24.根据权利要求23的测量仪，其中所述处理单元被构造为基于所述至少一个角度信号的多个读数的角度信号值的变率终止测量周期。

25.根据权利要求24的测量仪，其中所述处理单元被构造为基于所述角度信号值的标准误差终止所述测量周期。

26.根据权利要求23的测量仪，其中所述光学***包括辐射检测器，其对入射到其上的光的位置敏感。

27.根据权利要求26的测量仪，其中所述跟踪***被构造为基于所述辐射检测器的输出信号控制所述至少一个电动机。

28.根据权利要求26的测量仪，其中所述跟踪***被构造为基于所述辐射检测器的输出信号产生所述误差信号。

29.根据权利要求23的测量仪，其中所述误差信号表示所述光学***相对于所述底座的实际取向和使得所述光学***指向所述目标的所述光学***相对于所述底座的取向之间的角度差。

30.根据权利要求23的测量仪，其中所述光学***包括光源和至少一个透镜，以用于产生从所述光学***发出的光的成形束。

31.根据权利要求30的测量仪，其中所述跟踪***被构造为控制所述至少一个电动机从而所述光的成形束被指向所述目标。

32.根据权利要求23的测量仪，其中所述处理单元被构造为基于所述误差信号的多个读数的误差信号值的变率终止测量周期。

33.根据权利要求32的测量仪，其中所述处理单元被构造为基于所述误差信号值的标准误差终止测量周期。

34.根据权利要求32的测量仪，其中所述处理单元被构造为当误差信号值的变率低于预定阈值时终止测量周期。

35.根据权利要求34的测量仪，还包括用于输入预定阈值的用户界面。

36.根据权利要求23的测量仪，其中所述误差信号的每个读数表示关于所述光学***相对于所述底座的实际取向和使得所述光学***指向所述目标的所述光学***相对于所述底座的取向之间的差的至少一个角度值。

37.根据权利要求23的测量仪，其中所述光学***包括用于测量距目标的距离的距离测量***，并且其中所述处理单元还被构造为基于由所述距离测量***所产生的距离信号的至少一个读数和在测量周期中获得的至少一个误差信号的多个读数的结合来终止测量周期。

38.根据权利要求23的测量仪，还包括相对于底座安装在所述光学***上的旋转结构，其中所述旋转结构限定所述光学***相对于所述底座的第一旋转轴。

39.根据权利要求38的测量仪，其中所述至少一个电动机包括用于围绕第一旋转轴旋转所述光学***的第一电动机。

40.根据权利要求38的测量仪，其中所述旋转结构还限定了所述光学***相对于所述底座的第二旋转轴，其中所述第二旋转轴基本上垂直于所述第一旋转轴。

41.根据权利要求40的测量仪，其中所述至少一个电动机包括用于围绕所述第二旋转轴旋转所述光学***的第二电动机。

42.根据权利要求23的测量仪，其中所述误差信号表示在方位角方向上的跟踪误差和在仰角方向上的跟踪误差的至少其中一个。

43.一种使用光学***确定相对于目标的取向的测量方法，所述测量方法包括：

开始测量周期；

重复获得角度测量***在测量周期内所产生的角度信号的读数，其中所述角度信号表示光学***的取向；

重复获得跟踪***在所述测量周期内所产生的误差信号的读数，其中所述误差信号表示光学***的瞄准方向和朝向目标的方向之间的差别的误差信号；

基于获得的所述误差信号的读数终止所述测量周期；以及

基于在所述测量周期内获得的所述角度信号的读数确定取向。

44.根据权利要求43的测量方法，其中基于所获得的角度信号的读数和测量周期内获得的误差信号的读数的结合来终止所述测量周期。

45.根据权利要求43或44的测量方法，其中所述终止测量周期包括确定误差信号的多个读数的误差信号值的变率。

46.根据权利要求45的测量方法，其中当所述变率低于预定阈值时终止所述测量周期。

47.根据权利要求46的测量方法，其中可由用户设置所述预定阈值。

48.根据权利要求43的测量方法，其中所述确定取向包括对角度信号的多个读数的角度信号值进行平均。

49.一种使用光学***确定相对于目标的取向的测量方法，所述测量方法包括：

开始测量周期；

基于所获得的角度信号的读数终止所述测量周期；以及

50.根据权利要求49的测量方法，其中所述确定取向包括对角度信号的多个读数的角度信号值进行平均。

51.一种测量仪，包括构造为使得所述测量仪执行根据权利要求43的测量方法的处理单元。