CN108427116A - 一种位置基准网节点工作方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明给出一种位置基准网节点工作方法及装置,所述方法包括:通过有线或无线信道传送测量控制指令、测量数据、位置基准点识别信息、置基准点的测量点坐标和波束调向引导信息中的至少一种;通过位置基准点的测量点发送和/或接收声波束和电磁波波束中的至少一种;使用所述声波束和电磁波波束中的至少一种获取定位、测距、物体探测和空气环境探测中任一项所需信息。可用于克服现有定位和测距技术存在的精度差、效率低通用性差这些缺点中的至少一种,测量精度高,效率高,可靠性高。
Description
技术领域
本发明涉及自动检测领域,尤其涉及一种位置基准网节点工作方法及装置。
背景技术
轨道面控制点(CPIII)是进行轨道平顺检测和道床位置形变检测的基本手段,在现有的基于CPIII的测量中,通常是在CPIII控制点预埋件上放置CPIII测量器件,包括测量棱镜、棱镜链接螺栓等。
随着轨道交通建设和运营规模的扩大,如何提高轨道平顺检测效率和检测精度成为业界关注的问题,现有的基于CPIII控制点处放置棱镜的方法存在效率低的缺点,而且,CPIII控制点的位置会因为道床形变或基座不稳定发生偏移,导致基于CPIII控制点的测量难以保障,如何监测CPIII的位移和提高基于CPIII控制点的测量效率是需要解决的问题。
从监测CPIII控制点形变的角度看,目前缺少可以准确实时监测CPIII控制点基座位移的技术。
从提高基于CPIII控制点测量效率的角度看,主要是轨道平顺测量中提高测量效率和保障测量精度。
在轨道交通领域,对新建轨道和运营轨道的检测项目包括:两行驶轨间高度差、行驶轨间距、轨道弯曲度。这些检测项目也归结为两个轨道间的轨距平顺、方向平顺、垂向平顺和高低平顺检测,这四项平顺性中的每一项可进一步包括平顺的短波特性、中波特性及长波特性。通常,对上述两个轨道间的四项平顺性采用轨道间或轨道上波长区间内的相对误差进行描述,需要的测量精度在亚毫米级。现有的轨道平顺测技术是基于轨道面控制网进行人工或半自动测量,主要测量设备是全站仪和布设在CPIII控制点的光学棱镜。现有轨道平顺测量方法的主要缺点是效率低。此外,轨道道床的不均匀沉降或偏移也是影响轨道交通安全的一个重要因素,需要及时发现和修复,该项监测需要的定位精度是亚毫米级,但是目前缺少有效的相关技术。
在道路交通领域,目前智能交通在向广度和深度方向发展,为了监测车辆的行驶状态和实现自动驾驶,需要对车辆进行高精度定位,需要的定位精度在厘米级。目前的道路车辆的自动驾驶所采用的定位技术是基于地基增强网的卫星定位技术,该项技术的缺点是在存在建筑物或树木遮挡的路段内无法保障定位精度,需要一种定位精度高(厘米级)且不受建筑物或树木遮挡的技术。
在自动作业领域,比如在室内外作业场所中对作业设备的位移控制,需要对作业设备进行高精度定位,需要采用亚毫米或亚厘米的定位或测距精度,目前缺少可靠廉价高效的定位设备。
在建筑或山***移监测应用中,需要监测特定建筑物或山体上的特定点的位置变化,为此,需要采用亚毫米或亚厘米的定位或测距精度,而且需要及时获取测量数据,目前缺少可靠廉价的技术和设备。
本发明给出一种位置基准网节点工作方法及装置,用于克服现有定位和测距技术存在的精度差、效率低通用性差这些缺点中的至少一种。
发明内容
本发明给出一种位置基准网节点工作方法及装置,用于克服现有定位和测距技术存在的精度差、效率低通用性差这些缺点中的至少一种。
本发明给出一种位置基准网节点工作方法,该方法包括如下步骤:
通过有线或无线信道传送测量控制指令、测量数据、位置基准点识别信息、置基准点的测量点坐标和波束调向引导信息中的至少一种;
通过位置基准点的测量点发送和/或接收声波束和电磁波波束中的至少一种;
使用所述声波束和电磁波波束中的至少一种获取定位、测距、物体探测和空气环境探测中任一项所需信息;
所述电磁波包括毫米波和激光中的至少一种;
所述位置基准点包括轨道交通用轨道面控制网的CPIII控制点、道路交通用沿道路布设的位置基准网的位置基准点、自动作业用布设在作业场所的位置基准网的位置基准点、物***移监测用位置基准网的位置基准点和测绘用位置基准网的位置基准点中的任一种;
所述位置基准网包含至少两个位置基准点,所述位置基准点对应的测量点的坐标为已知。
本发明该给出一种位置基准网节点装置,包括:
通信模块,波束收发模块和测量处理模块;其中,
通信模块,用于通过有线或无线信道传送测量控制指令、测量数据、位置基准点识别信息、置基准点的测量点坐标和波束调向引导信息中的至少一种,包括无线传输子模块和/或有线传输子模块;
波束收发模块,用于通过位置基准点的测量点发送和/或接收声波束和电磁波波束中的至少一种,包括声波发送子模块、声波接收子模块、电磁波发送子模块、电磁波接收子模块和棱镜子模块中的至少一种以及调向控制子模块和调向伺服子模块;
测量处理模块,用于使用所述声波束和电磁波波束中的至少一种获取定位、测距、物体探测和空气环境探测中任一项所需信息,包括信息提取子模块;
所述电磁波包括毫米波和激光中的至少一种;
所述位置基准点包括轨道交通用轨道面控制网的CPIII控制点、道路交通用沿道路布设的位置基准网的位置基准点、自动作业用布设在作业场所的位置基准网的位置基准点、物***移监测用位置基准网的位置基准点和测绘用位置基准网的位置基准点中的任一种;
所述位置基准网包含至少两个位置基准点,所述位置基准点对应的测量点的坐标为已知。
本发明实施例给出的方法及装置,用于克服现有定位和测距技术存在的精度差、效率低通用性差这些缺点中的至少一种。效率高,结果可靠,具有实用性。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述。
附图说明
图1为本发明实施例给出的一种位置基准网节点工作方法流程图;
图2为本发明实施例给出的一种位置基准网节点装置组成示意图。
实施例
本发明给出一种位置基准网节点工作方法及装置,本发明实施例给出的方法及装置,用于克服现有定位和测距技术存在的精度差、效率低通用性差这些缺点中的至少一种。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白,下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
本实施例给出的方法和装置,可用于定位、测距、测绘和位移监测,具有亚毫米的测距精度或定位精度,可以快速获取测量数据;
具体地,本实施例给出的方法和装置可用于轨道交通中轨道平顺的测量并具有比现有基于全站仪的测量方法更高的效率;可用于路交通中对车辆进行亚毫米或亚厘米级精度的定位,或者用于对车辆定位所使用的无线电定位节点进行位置偏移监测;可用于室内外自动作业环境中对作业设备的高精度定位;可用于对船舶、飞行器的高精度定位;可用于建筑物或自然物体的位移监测。
本发明给出的位置基准网、位置基准点、位置基准网节点,是在铁路的轨道面控制网、CPIII控制点相关概念的基础上,拓展其应用领域和改进其测量技术而来。
本实施例给出的方法和装置的一种应用是解决道路交通领域中的车辆定位或对部署在道路侧的无线电定位节点的位移进行监测。目前的道路车辆的自动驾驶所采用的定位技术是基于地基增强网的卫星定位技术,该项技术的缺点是在存在建筑物或树木遮挡的路段内无法保障定位精度。一种定位精度高(厘米级)且不受建筑物或树木遮挡的方法是沿道路侧布设无线电定位节点为车辆提供厘米级定位精度,而沿道路侧布设的无线电定位节点的位置会由于基座沉降等原因出现位移,为了保障无线电定位节点构成的无线电定位网的定位精度,需要实时监测沿道路侧布设的无线电定位节点的位置变化,本实施例给出的方法和装置可以用于对无线电定位节点的位移进行实时监测,并且可以保障毫米级定位精度。
下面结合附图,对本发明提供的位置基准网节点工作方法举例、位置基准网节点装置举例加以说明。
实施例一,位置基准网节点工作方法举例
参见图1所示,本发明提供的一种位置基准网节点工作方法实施例,包括如下步骤:
步骤S110,通过有线或无线信道传送测量控制指令、测量数据、位置基准点识别信息、置基准点的测量点坐标和波束调向引导信息中的至少一种;
步骤S120,通过位置基准点的测量点发送和/或接收声波束和电磁波波束中的至少一种;
步骤S130,使用所述声波束和电磁波波束中的至少一种获取定位、测距、物体探测和空气环境探测中任一项所需信息;
所述电磁波包括毫米波和激光中的至少一种;
所述位置基准点包括轨道交通用轨道面控制网的CPIII控制点、道路交通用沿道路布设的位置基准网的位置基准点、自动作业用布设在作业场所的位置基准网的位置基准点、物***移监测用位置基准网的位置基准点和测绘用位置基准网的位置基准点中的任一种;
所述位置基准网包含至少两个位置基准点,所述位置基准点对应的测量点的坐标为已知。
本实施例所述的方法,其中,
所述通过有线或无线信道传送测量控制指令、测量数据、位置基准点识别信息、置基准点的测量点坐标和波束调向引导信息中的至少一种,包括如下至少一种步骤:
在位置基准点与网络侧节点间传送测量控制指令、测量数据、位置基准点识别信息、置基准点的测量点坐标和波束调向引导信息中的至少一种;
在位置基准点与其相邻位置基准点间传送测量控制指令、测量数据、位置基准点识别信息、置基准点的测量点坐标和波束调向引导信息中的至少一种;
在位置基准点与定位或测距终端间传送测量控制指令、测量数据、位置基准点识别信息、置基准点的测量点坐标和波束调向引导信息中的至少一种;以及
在位置基准点与测量控制节点间传送测量控制指令、测量数据、位置基准点识别信息、置基准点的测量点坐标和波束调向引导信息中的至少一种。
本实施例所述测量控制节点,用于对位置基准网节点的工作项目或工作模式进行控制,包括:位于测量控制中心的控制终端或位于测量现场的控制终端。
本实施例所述网络侧节点,用于存储测量数据、传递测量数据、处理测量数据、存储位置基准网节点信息、传递位置基准网节点信息、处理位置基准网节点信息中的至少一种处理;包括测量控制节点、计算机服务器、计算机终端中的至少一种。
本实施例所述的方法,其中,
所述通过位置基准点的测量点发送和/或接收声波束和电磁波波束中的至少一种,包括使用本地有源元器件通过位置基准点的测量点发送和/或接收声波束和电磁波波束中的至少一种,和/或使用自动调向棱镜和自动调向角反射器中的任一种通过位置基准点的测量点反射入射电磁波波束;其中,
所述使用本地有源元器件通过位置基准点的测量点发送和/或接收声波束和电磁波波束中的至少一种,包括如下至少一种步骤:
在位置基准点测量标志预埋件或位置基准点基座上置放声源使声源中心点与位置基准点的测量点位置重合,和/或在位置基准点测量标志预埋件或位置基准点基座上置放电磁波源使电磁波源中心点与位置基准点的测量点位置重合;
在位置基准点测量标志预埋件或位置基准点基座上置放反射面,使本地声源产生的声波束经反射面上与位置基准点的测量点位置重合的点及其相邻区域反射后出射,和/或使本地电磁波源产生的电磁波波束经反射面上与位置基准点的测量点位置重合的点及其相邻区域反射后出射;
在位置基准点测量标志预埋件或位置基准点基座上置放声波传感器使其传感中心点与位置基准点的测量点位置重合,和/或在位置基准点测量标志预埋件或位置基准点基座上置放电磁波传感器使其传感中心点与位置基准点的测量点位置重合;以及
在位置基准点测量标志预埋件或位置基准点基座上置放反射面,使本地声波传感器接收经反射面上与位置基准点的测量点位置重合的点及其相邻区域反射后的声波信号,和/或使本地电磁波传感器接收经反射面上与位置基准点的测量点位置重合的点及其相邻区域反射后的电磁波信号;
所述位置基准点的测量点坐标为进行测距或定位时使用的点位坐标。
本实施例中,所述测量点在现有基于位置基准点测量中即为CPIII测量标志中棱镜反射中心点的点位所代表的点,在本发明实施例中,所述测量点为用于测量基准的点位,包括现有基于位置基准点测量中CPIII测量标志中棱镜反射中心点的点位所代表的点,或布设位置基准网节点时其声源中心点、电磁波源中心点、声波传感器中心点、电磁波传感器中心点、棱镜反射中心点、电磁波反射面上特定点和声反射面上特定点中的任一种所在点位;当位置基准网节点包含棱镜作为测量标志时,棱镜反射中心点所在测量点与声源中心点、电磁波源中心点、声波传感器中心点、电磁波传感器中心点、电磁波反射面上特定点和声反射面上特定点中的任一种属于同一个位置基准点处的不同的测量点;当位置基准网节点包含毫米波角反射器作为测量标志时,毫米波角反射器反射中心点所在测量点与声源中心点、电磁波源中心点、声波传感器中心点、电磁波传感器中心点、电磁波反射面上特定点和声反射面上特定点中的任一种属于同一个位置基准点处的不同的测量点。
本实施例所述的声波传感器与电磁波传感器中心点重合的安装方法,包括:
使用圆环形声波传感器,圆环形声波传感器的中心点在环形受声面的中心,在圆环形声波传感器的中心点处放置电磁波传感器并使电磁波传感器中心点与圆环形声波传感器的中心点重合。
本实施例所述的声源中心点与电磁波源中心点重合的安装方法,包括:
使用圆环形声源,圆环形声源的中心点在环形发声面的中心,在圆环形声源的中心点处放置电磁波源并使电磁波源中心点与圆环形声源的中心点重合。
本实施例所述的方法,其中,
所述在位置基准点测量标志预埋件或位置基准点基座上置放声源使声源中心点与位置基准点的测量点位置重合,和/或在位置基准点测量标志预埋件或位置基准点基座上置放电磁波源使电磁波源中心点与位置基准点的测量点位置重合,进一步包括:
调整电磁波源的电磁波波束指向使之指向相邻位置基准点、定位终端、测距终端中的任一种;和/或
调整声源的声波束指向使之指向相邻位置基准点、定位终端、测距终端中的任一种。
所述在位置基准点测量标志预埋件或位置基准点基座上置放反射面,使本地声源产生的声波束经反射面上与位置基准点的测量点位置重合的点及其相邻区域反射后出射,和/或使本地电磁波源产生的电磁波波束经反射面上与位置基准点的测量点位置重合的点及其相邻区域反射后出射,进一步包括:
调整反射面的角度使其反射的电磁波波束指向相邻位置基准点、定位终端、测距终端中的任一种;和/或
调整反射面的角度使其反射的声波束指向相邻位置基准点、定位终端、测距终端中的任一种。
本实施例所述的方法,其中,
所述调整电磁波源的电磁波波束指向和/或调整声源的声波束指向使之指向相邻位置基准点、定位终端、测距终端中的任一种,包括:
通过无线信道或读取位置数据库获取相邻位置基准点、定位终端、测距终端中的任一种的位置信息;
使用所述位置信息确定相邻位置基准点、定位终端、测距终端中的任一种相对于所述电磁波源或声源所在位置基准点的测量点的方位和/或俯仰角度的角度值或角度范围;
在包含所述角度值的预订角度范围内,或在所述角度范围内,调整电磁波源的电磁波波束指向,并接收电磁波波束的反射信号、电磁波波束被目标节点接收到的反馈信号和电磁波波束在目标节点处的偏离误差的反馈信号中的至少一种;和/或在包含所述角度值的角度范围内,或在所述角度范围内,调整声源的声波束指向,并接收声波束的反射信号、声波束被目标节点接收到的反馈信号和声波束在目标节点处的偏离误差的反馈信号中的至少一种;
所述调整反射面的角度使其反射的电磁波波束和/或声波束指向相邻位置基准点、定位终端、测距终端中的任一种,包括:
通过无线信道或读取位置数据库获取相邻位置基准点、定位终端、测距终端中的任一种的位置信息;
使用所述位置信息确定相邻位置基准点、定位终端、测距终端中的任一种相对于所述电磁波源或声源所在位置基准点的测量点的方位和/或俯仰角度的角度值或角度范围;
通过调整所述反射面实现在包含所述角度值的预订角度范围内,或在所述角度范围内,调整电磁波波束指向,并接收电磁波波束的反射信号、电磁波波束被目标节点接收到的反馈信号和电磁波波束在目标节点处的偏离误差的反馈信号中的至少一种;和/或通过调整所述反射面在包含所述角度值的角度范围内,或在所述角度范围内,调整声波束指向,并接收声波束的反射信号、声波束被目标节点接收到的反馈信号和声波束在目标节点处的偏离误差的反馈信号中的至少一种。
本实施例中,作为一种实现方式,调整电磁波源的电磁波波束指向,并接收电磁波波束的反射信号、电磁波波束被目标节点接收到的反馈信号和电磁波波束在目标节点处的偏离误差的反馈信号中的至少一种的方法,包括如下步骤:
使电磁波源以穿过该电磁波源中心点的垂线为转动中心线进行转动,实现电磁波源的电磁波波束指向的方位角调整,和/或使电磁波源以穿过该电磁波源中心点的水平线为转动中心线进行转动,实现电磁波源的电磁波波束指向的俯仰角调整。
本实施例中,作为一种实现方式,调整声源的声波束指向,并接收声波束的反射信号、声波束被目标节点接收到的反馈信号和声波束在目标节点处的偏离误差的反馈信号中的至少一种的方法,包括如下步骤:
使声源以穿过该声源中心点的垂线为转动中心线进行转动,实现声源的声波束指向的方位角调整,和/或使声源以穿过该声源中心点的水平线为转动中心线进行转动,实现声源的声波束指向的俯仰角调整。
本实施例中,作为一种实现方式,通过调整反射面实现调整电磁波波束指向,并接收电磁波波束的反射信号、电磁波波束被目标节点接收到的反馈信号和电磁波波束在目标节点处的偏离误差的反馈信号中的至少一种的方法包括如下步骤;
使反射面以穿过该反射面反射点的垂线为转动中心线进行转动,实现电磁波波束指向的方位角调整,和/或使反射面以穿过该反射面反射点的水平线为转动中心线进行转动,实现电磁波波束指向的俯仰角调整;所述反射点即本地电磁波源产生的电磁波波束的中心点的入射点。
本实施例中,作为一种实现方式,通过调整反射面实现调整声波束指向,并接收声波束的反射信号、声波束被目标节点接收到的反馈信号和声波束在目标节点处的偏离误差的反馈信号中的至少一种的方法,包括:
使反射面以穿过该反射面反射点的垂线为转动中心线进行转动,实现声波束指向的方位角调整,和/或使反射面以穿过该反射面反射点的水平线为转动中心线进行转动,实现声波束指向的俯仰角调整;所述反射点即本地声源产生的声波束的中心点的入射点。
本实施例中,所述反射面为反射体或反射膜的反射表面。
本实施例所述的方法,其中,
所述在位置基准点测量标志预埋件或位置基准点基座上置放声波传感器使其传感中心点与位置基准点的测量点位置重合,和/或在位置基准点测量标志预埋件或位置基准点基座上置放电磁波传感器使其传感中心点与位置基准点的测量点位置重合,进一步包括如下至少一种步骤:
对本地发送的声波束的反射波束的接收,和/或对本地发送的电磁波波束反射波束的接收;
对本地发送的声波束的转发波束的接收,和/或对本地发送的电磁波波束转发波束的接收;
对相邻位置基准点发送的声波束的接收,和/或对位置基准点发送的电磁波波束的接收;以及
对定位终端和测距终端中任一种发送的声波束的接收,和/或对定位终端和测距终端中任一种发送的电磁波波束的接收;
所述在位置基准点测量标志预埋件或位置基准点基座上置放反射面,使本地声波传感器接收经反射面上与位置基准点的测量点位置重合的点及其相邻区域反射后的声波信号,和/或使本地电磁波传感器接收经反射面上与位置基准点的测量点位置重合的点及其相邻区域反射后的电磁波信号,进一步包括如下至少一种步骤:
对本地发送的声波束的反射波束的接收,和/或对本地发送的电磁波波束反射波束的接收;
对本地发送的声波束的转发波束的接收,和/或对本地发送的电磁波波束转发波束的接收;
对相邻位置基准点发送的声波束的接收,和/或对位置基准点发送的电磁波波束的接收;以及
对定位终端和测距终端中任一种发送的声波束的接收,和/或对定位终端和测距终端中任一种发送的电磁波波束的接收。
本实施例所述的方法,其中,
所述使用传感中心点与位置基准点的测量点位置重合的声波传感器对声波束接收,或使用传感中心点与位置基准点的测量点位置重合的电磁波传感器对电磁波波束接收,包括:
通过无线信道或读取位置数据库获取相邻位置基准点、定位终端、测距终端中的任一种的位置信息;
使用所述位置信息确定相邻位置基准点、定位终端、测距终端中的任一种相对于所述传感器所在位置基准点的测量点的方位和/或俯仰角度的角度值或角度范围;
在包含所述角度值的角度预订范围内,或在所述角度范围内,调整传感器的接收方向图指向,使之指向信号的发射或反射节点;和/或获取接收信号的位置或角度偏移量,调整传感器的接收方向图指向使所述偏移量减小到入射波束偏移误差门限以内;
所述使用反射面对声波束接收,或使用反射面对电磁波波束接收,包括:
通过无线信道或读取位置数据库获取相邻位置基准点、定位终端、测距终端中的任一种的位置信息;
使用所述位置信息确定相邻位置基准点、定位终端、测距终端中的任一种相对于所述反射面所在位置基准点的测量点的方位和/或俯仰角度的角度值或角度范围;
通过调整所述反射面实现在包含所述角度值的预订角度范围内,或在所述角度范围内,调整传感器接收方向图指向,使之指向信号的发射或反射节点;和/或获取达到信号的位置或角度偏移量,调整反射面实现调整接收方向图指向,使所述达到信号的位置或角度偏移量减小到入射波束偏移误差门限以内。
本实施例中,作为一种实现方式,调整传感器的接收方向图指向的方法,包括如下步骤:
使声波或电磁波传感器以穿过该传感器中心点的垂线为转动中心线进行转动,实现传感器的接收方向图指向的方位角调整,和/或使声波或电磁波传感器以穿过该传感器中心点的水平线为转动中心线进行转动,实现传感器的接收方向图指向的俯仰角调整。
本实施例中,作为一种实现方式,通过调整反射面调整传感器接收方向图指向,包括如下步骤;
使反射面以穿过该反射面反射点的垂线为转动中心线进行转动,实现传感器接收方向图指向的方位角调整,和/或使反射面以穿过该反射面反射点的水平线为转动中心线进行转动,实现传感器接收方向图指向的俯仰角调整;所述反射点即电磁波波束或声波束中心点的入射点。
本实施例中,所述反射面为反射体或反射膜的反射表面。
本实施例所述的方法,其中,
所述使用所述声波束和电磁波波束中的至少一种获取定位、测距、物体探测和空气环境探测中任一项所需信息,包括如下至少一种步骤:
测量位置基准点的测量点间的声波往返传播时延确定位置基准点间的声波传播时延,和/或测量位置基准点的测量点间的电磁波往返传播时延确定位置基准点间的电磁波传播时延;
测量位置基准点的测量点与定位终端和测距终端中任一种间的声波往返传播时延确定位置基准点间的声波传播时延,和/或测量位置基准点的测量点与定位终端和测距终端中任一种间的电磁波往返传播时延确定位置基准点与定位终端和测距终端中任一种间的电磁波传播时延;
测量位置基准点的测量点与物体间的声波往返传播时延确定位置基准点与物体间的声波传播时延,和/或测量位置基准点与物体间的电磁波往返传播时延确定位置基准点与物体间的电磁波传播时延;
以及
获取位置基准点对电磁波强度的测量数据。
本实施例所述测量位置基准点的测量点间的声波往返传播时延确定位置基准点间的声波传播时延,和/或测量位置基准点的测量点间的电磁波往返传播时延确定位置基准点间的电磁波传播时延,具体包括:
当电磁波或声波传播路径中包含反射面上的反射点时,从测量得到的声波传播时延或电磁波传播时延中减去反射面上与测量点对应的点至声源中心点、电磁波源中心点、声波传感器中心点和电磁波传感器中心点中至少一种的距离产生的传播时延。
作为一种实现方式,本实施例所述测量位置基准点的测量点间的声波往返传播时延确定位置基准点间的声波传播时延,和/或测量位置基准点的测量点间的光波往返传播时延确定位置基准点间的光波传播时延,具体包括:
使用正弦或余弦信号作为调制信号对光波和声波中的至少一种进行幅度或相位调制,将调制后的信号发送至目标;所述目标为位置基准网节点、定位终端节点、接触网、列车和道床内的物体中的任一种;和/或
使用鉴相器检测所述使用正弦或余弦信号作为调制信号进行调制的信号的本地耦和信号和反射信号之间的相位差,使用该相位差和作为调制信号的正弦或余弦信号的频率确定该相位差对应的时间,该时间的一半即为所述光波传播时延或声波传播时延。
本实施例所述的方法,进一步包括如下至少一种步骤:
使用位置基准点间的声波和/或电磁波传播时延估计位置基准点的测量点位置,使用估计出的位置基准点的测量点位置确定位置基准点的位置偏移量;
使用位置基准点的测量点与定位终端和测距终端中任一种间的声波和/或电磁波传播时延估计定位终端和测距终端中任一种位置;
使用位置基准点的测量点对声波传播时延的测量数据,获取特定气压、空气浓度、气温和风速下的声波传播速度,剔除气压、空气浓度、气温的影响,使用该声波传播速度估计真实的风速和风向;以及
使用位置基准点对电磁波强度的测量数据,估计空气的可见度。
本实施例所述使用位置基准点间的声波和/或电磁波传播时延估计位置基准点的测量点位置,使用估计出的位置基准点的测量点位置确定位置基准点的位置偏移量,具体包括:
获取第一位置基准点与三个或三个以上的与其相邻的位置基准点间的声波和/或电磁波传播时延估计值,使用所述时延估计值确定第一位置基准点的位置坐标,将第一位置基准点的位置坐标与第一位置基准点的设定位置坐标进行比较获取第一位置基准点的位置坐标偏移量;或
获取第一位置基准点与一个或一个以上的与其相邻的位置基准点间的声波和/或电磁波传播时延估计值确定第一位置基准点至所述与其相邻的位置基准点的距离将,获取的距离与预设的间距值或以往测量获取的间距值进行比较确定第一位置基准点与一个或一个以上的与其相邻的位置基准点间的距离偏移量;
所述使用位置基准点的测量点与定位终端和测距终端中任一种间的声波和/或电磁波传播时延估计定位终端和测距终端中任一种位置,包括:
获取定位终端与三个或三个以上的与其相邻的位置基准点间的声波和/或电磁波传播时延估计值,使用所述时延估计值进行基于传播时延(TOA)的位置估计,使用位置估计结果确定定位终端的位置坐标。
本实施例所述的方法,其中,
所述使用自动调向棱镜和自动调向角反射器中的任一种通过位置基准点的测量点反射入射电磁波波束,包括:
设置棱镜和毫米波角反射器中任一种的反射中心点使之与位置基准点的测量点重合;
通过无线信道或读取位置数据库获取相邻位置基准点、定位终端、测距终端和全站仪中的任一种的位置信息;
使用所述位置信息确定相邻位置基准点、定位终端、测距终端和全站仪中的任一种相对于所述棱镜和毫米波角反射器中任一种所在位置基准点的测量点的方位和/或俯仰角度的角度;
调整所述棱镜和毫米波角反射器中任一种的入射口面朝向使之朝向所述相邻位置基准点、定位终端、测距终端和全站仪中的任一种所在方向;和/或获取达到信号在所述棱镜和毫米波角反射器中任一种的入射口面上的位置或角度偏移量,调整所述棱镜和毫米波角反射器中任一种的入射口面的朝向,使所述达到信号在所述棱镜或毫米波角反射器的入射口面上的位置或角度偏移量减小到入射波束偏移误差门限以内;
其中,
所述设置棱镜和毫米波角反射器中任一种的反射中心点使之与位置基准点的测量点重合,当在同一个位置基准点处将棱镜或毫米波叫反射器与声源、电磁波源、声波传感器、电磁波传感器、电磁波反射面和声反射面中的至少一种同时布设时,棱镜或毫米波角反射器的反射中心点所重合的测量点与同时布设的声源中心点、电磁波源中心点、声波传感器中心点、电磁波传感器中心点、电磁波反射面反射点或声反射面反射点所在重合的测量点为具有不同点位的两个测量点,该两个测量点为处于同一垂线上具有不同高度的两个点位。
本实施例所述的方法,包括在棱镜的入射口面上设置棱镜口面中心点标识,使用电磁波电图象传感器监测棱镜的入射口面上入射电磁波产生的散射电磁波斑的位置和所述中心点标识的位置,确定散射电磁波斑的位置相对于棱镜口面中心点标识的位置偏移量,使用该偏移量调整棱镜的入射口面法线的指向。
本实施例所述的方法,还包括环境防护方法,具体包括:
在第一时间区间内,使用伺服机构移动位置基准网节点包含的至少部分元器件使之与位置基准点预埋件和/或位置基准点基座间处于刚性连接状态;在第二时间区间内,使用伺服机构移动位置基准网节点环境防护部件使位置基准网节点包含的至少部分元器件处于环境防护状态或移动位置基准网节点包含的至少部分元器件使之处于环境防护状态;
其中,
所述使用伺服机构移动位置基准网节点包含的至少部分元器件使之与位置基准点预埋件和/或位置基准点基座间处于刚性连接状态,包括:使声源中心点、电磁波源中心点、声波传感器中心点、电磁波传感器中心点、棱镜反射中心点、电磁波反射面上特定点和声反射面上特定点中的至少一种与位置基准点对应的测量点位处于重合状态;
所述使用伺服机构移动位置基准网节点环境防护部件使位置基准网节点包含的至少部分元器件处于环境防护状态或移动位置基准网节点包含的至少部分元器件使之处于环境防护状态,包括移动声源、电磁波源、声波传感器、电磁波传感器、棱镜、电磁波反射面和声反射面中的至少一种元器件使之处于环境防护状态,所述环境防护状态包括减振、抗冲击、防尘、防潮、防雨、防雪、防盐雾和抗高低温中的至少一种状态。
实施例二,一种位置基准网节点装置举例
本实施例给出的装置,参见图2所示,包括:
通信模块210,波束收发模块220和测量处理模块230;其中,
通信模块210,用于通过有线或无线信道传送测量控制指令、测量数据、位置基准点识别信息、置基准点的测量点坐标和波束调向引导信息中的至少一种,包括无线传输子模块和/或有线传输子模块;
波束收发模块220,用于通过位置基准点的测量点发送和/或接收声波束和电磁波波束中的至少一种,包括波束发射和/或接收子模块221以及调向控制子模块222和调向伺服子模块223;所述波束发射和/或接收子模块221包括声波发送子模块、声波接收子模块、电磁波发送子模块、电磁波接收子模块和棱镜子模块中的至少一种;
测量处理模块230,用于使用所述声波束和电磁波波束中的至少一种获取定位、测距、物体探测和空气环境探测中任一项所需信息,包括信息提取子模块;
所述电磁波包括毫米波和激光中的至少一种;
所述位置基准点包括轨道交通用轨道面控制网的CPIII控制点、道路交通用沿道路布设的位置基准网的位置基准点、自动作业用布设在作业场所的位置基准网的位置基准点、物***移监测用位置基准网的位置基准点和测绘用位置基准网的位置基准点中的任一种;
所述位置基准网包含至少两个位置基准点,所述位置基准点对应的测量点的坐标为已知。
本实施例所述的装置,其中,
所述通信模块210,用于执行如下至少一种步骤:
在位置基准点与网络侧节点间传送测量控制指令、测量数据、位置基准点识别信息、置基准点的测量点坐标和波束调向引导信息中的至少一种;
在位置基准点与其相邻位置基准点间传送测量控制指令、测量数据、位置基准点识别信息、置基准点的测量点坐标和波束调向引导信息中的至少一种;
在位置基准点与定位或测距终端间传送测量控制指令、测量数据、位置基准点识别信息、置基准点的测量点坐标和波束调向引导信息中的至少一种;以及
在位置基准点与测量控制节点间传送测量控制指令、测量数据、位置基准点识别信息、置基准点的测量点坐标和波束调向引导信息中的至少一种。
本实施例中,所述测量控制节点,用于对位置基准网节点的工作项目或工作模式进行控制,包括:位于测量控制中心的控制终端或位于测量现场的控制终端。
本实施例中,所述网络侧节点,用于存储测量数据、传递测量数据、处理测量数据、存储位置基准网节点信息、传递位置基准网节点信息、处理位置基准网节点信息中的至少一种处理;包括测量控制节点、计算机服务器、计算机终端中的至少一种。
本实施例所述的装置,其中,
所述波束收发模块220,用于通过位置基准点的测量点发送和/或接收声波束和电磁波波束中的至少一种,具体操作包括使用波束发射和/或接收子模块221包含的本地有源元器件通过位置基准点的测量点发送和/或接收声波束和电磁波波束中的至少一种,和/或使用波束发射和/或接收子模块221包含的自动调向棱镜通过位置基准点的测量点反射入射电磁波波束;其中,
所述使用本地有源元器件通过位置基准点的测量点发送和/或接收声波束和电磁波波束中的至少一种,包括如下至少一种步骤:
在位置基准点测量标志预埋件或位置基准点基座上置放声源使声源中心点与位置基准点的测量点位置重合,和/或在位置基准点测量标志预埋件或位置基准点基座上置放电磁波源使电磁波源中心点与位置基准点的测量点位置重合;
在位置基准点测量标志预埋件或位置基准点基座上置放反射面,使本地声源产生的声波束经反射面上与位置基准点的测量点位置重合的点及其相邻区域反射后出射,和/或使本地电磁波源产生的电磁波波束经反射面上与位置基准点的测量点位置重合的点及其相邻区域反射后出射;
在位置基准点测量标志预埋件或位置基准点基座上置放声波传感器使其传感中心点与位置基准点的测量点位置重合,和/或在位置基准点测量标志预埋件或位置基准点基座上置放电磁波传感器使其传感中心点与位置基准点的测量点位置重合;以及
在位置基准点测量标志预埋件或位置基准点基座上置放反射面,使本地声波传感器接收经反射面上与位置基准点的测量点位置重合的点及其相邻区域反射后的声波信号,和/或使本地电磁波传感器接收经反射面上与位置基准点的测量点位置重合的点及其相邻区域反射后的电磁波信号;
所述位置基准点的测量点坐标为进行测距或定位时使用的点位坐标。
本实施例中所述自动调向棱镜的调向在调向伺服子模块223的驱动下实现自动调向。
本实施例所述测量点在现有基于位置基准点测量中即为CPIII测量标志中棱镜反射中心点的点位所代表的点。
本实施例中,作为一种实现方式,声波传感器与电磁波传感器中心点重合的安装方法,包括:
使用圆环形声波传感器,圆环形声波传感器的中心点在环形受声面的中心,在圆环形声波传感器的中心点处放置电磁波传感器并使电磁波传感器中心点与圆环形声波传感器的中心点重合。
本实施例中,作为一种实现方式,声声源中心点与电磁波源中心点重合的安装方法,包括:
使用圆环形声源,圆环形声源的中心点在环形发声面的中心,在圆环形声源的中心点处放置电磁波源并使电磁波源中心点与圆环形声源的中心点重合。
本实施例所述的装置,其中,
所述波束收发模块220执行的在位置基准点测量标志预埋件或位置基准点基座上置放声源使声源中心点与位置基准点的测量点位置重合,和/或在位置基准点测量标志预埋件或位置基准点基座上置放电磁波源使电磁波源中心点与位置基准点的测量点位置重合的操作,进一步包括由波束收发模块包含的调向控制子模块222和调向伺服子模块223执行如下操作:
调整电磁波源的电磁波波束指向使之指向相邻位置基准点、定位终端、测距终端中的任一种;和/或
调整声源的声波束指向使之指向相邻位置基准点、定位终端、测距终端中的任一种。
所述在位置基准点测量标志预埋件或位置基准点基座上置放反射面,使本地声源产生的声波束经反射面上与位置基准点的测量点位置重合的点及其相邻区域反射后出射,和/或使本地电磁波源产生的电磁波波束经反射面上与位置基准点的测量点位置重合的点及其相邻区域反射后出射,进一步包括由波束收发模块220包含的调向控制子模块222和调向伺服子模块223执行如下操作:
调整反射面的角度使其反射的电磁波波束指向相邻位置基准点、定位终端、测距终端中的任一种;和/或
调整反射面的角度使其反射的声波束指向相邻位置基准点、定位终端、测距终端中的任一种。
本实施例中,作为一种实现方式,所述的调向控制子模块222从测量处理模块230或通信模块210获取调向信息,使用该调向信息控制调向伺服子模块223执行调向动作,调向伺服子模块223通过执行调向动作向波束发射和/或接收子模块221传递调向作用力224。
本实施例所述的装置,其中,
所述波束收发模块220执行的调整电磁波源的电磁波波束指向和/或调整声源的声波束指向使之指向相邻位置基准点、定位终端、测距终端中的任一种的操作,包括如下操作:
通过无线信道或读取位置数据库获取相邻位置基准点、定位终端、测距终端中的任一种的位置信息;
使用所述位置信息确定相邻位置基准点、定位终端、测距终端中的任一种相对于所述电磁波源或声源所在位置基准点的测量点的方位和/或俯仰角度的角度值或角度范围;
在包含所述角度值的预订角度范围内,或在所述角度范围内,调整电磁波源的电磁波波束指向,并接收电磁波波束的反射信号、电磁波波束被目标节点接收到的反馈信号和电磁波波束在目标节点处的偏离误差的反馈信号中的至少一种;和/或在包含所述角度值的角度范围内,或在所述角度范围内,调整声源的声波束指向,并接收声波束的反射信号、声波束被目标节点接收到的反馈信号和声波束在目标节点处的偏离误差的反馈信号中的至少一种;
所述所述波束收发模块220执行的调整反射面的角度使其反射的电磁波波束和/或声波束指向相邻位置基准点、定位终端、测距终端中的任一种的操作,包括如下操作:
通过无线信道或读取位置数据库获取相邻位置基准点、定位终端、测距终端中的任一种的位置信息;
使用所述位置信息确定相邻位置基准点、定位终端、测距终端中的任一种相对于所述电磁波源或声源所在位置基准点的测量点的方位和/或俯仰角度的角度值或角度范围;
通过调整所述反射面实现在包含所述角度值的预订角度范围内,或在所述角度范围内,调整电磁波波束指向,并接收电磁波波束的反射信号、电磁波波束被目标节点接收到的反馈信号和电磁波波束在目标节点处的偏离误差的反馈信号中的至少一种;和/或通过调整所述反射面在包含所述角度值的角度范围内,或在所述角度范围内,调整声波束指向,并接收声波束的反射信号、声波束被目标节点接收到的反馈信号和声波束在目标节点处的偏离误差的反馈信号中的至少一种。
本实施例中,作为一种实现方式,调整电磁波源的电磁波波束指向,并接收电磁波波束的反射信号、电磁波波束被目标节点接收到的反馈信号和电磁波波束在目标节点处的偏离误差的反馈信号中的至少一种的方法,包括如下步骤:
调向伺服子模块223使电磁波源以穿过该电磁波源中心点的垂线为转动中心线进行转动,实现电磁波源的电磁波波束指向的方位角调整,和/或使电磁波源以穿过该电磁波源中心点的水平线为转动中心线进行转动,实现电磁波源的电磁波波束指向的俯仰角调整。
本实施例中,作为一种实现方式,调整声源的声波束指向,并接收声波束的反射信号、声波束被目标节点接收到的反馈信号和声波束在目标节点处的偏离误差的反馈信号中的至少一种的方法,包括如下步骤:
调向伺服子模块223使声源以穿过该声源中心点的垂线为转动中心线进行转动,实现声源的声波束指向的方位角调整,和/或使声源以穿过该声源中心点的水平线为转动中心线进行转动,实现声源的声波束指向的俯仰角调整。
本实施例中,作为一种实现方式,通过调整反射面实现调整电磁波波束指向,并接收电磁波波束的反射信号、电磁波波束被目标节点接收到的反馈信号和电磁波波束在目标节点处的偏离误差的反馈信号中的至少一种的方法包括如下步骤;
调向伺服子模块223使反射面以穿过该反射面反射点的垂线为转动中心线进行转动,实现电磁波波束指向的方位角调整,和/或使反射面以穿过该反射面反射点的水平线为转动中心线进行转动,实现电磁波波束指向的俯仰角调整;所述反射点即本地电磁波源产生的电磁波波束的中心点的入射点。
本实施例中,作为一种实现方式,通过调整反射面实现调整声波束指向,并接收声波束的反射信号、声波束被目标节点接收到的反馈信号和声波束在目标节点处的偏离误差的反馈信号中的至少一种的方法,包括:
调向伺服子模块223使反射面以穿过该反射面反射点的垂线为转动中心线进行转动,实现声波束指向的方位角调整,和/或使反射面以穿过该反射面反射点的水平线为转动中心线进行转动,实现声波束指向的俯仰角调整;所述反射点即本地声源产生的声波束的中心点的入射点。
本实施例所述的装置,其中,
所述波束收发模块220执行的在位置基准点测量标志预埋件或位置基准点基座上置放声波传感器使其传感中心点与位置基准点的测量点位置重合,和/或在位置基准点测量标志预埋件或位置基准点基座上置放电磁波传感器使其传感中心点与位置基准点的测量点位置重合的操作,进一步包括如下至少一种操作:
对本地发送的声波束的反射波束的接收,和/或对本地发送的电磁波波束反射波束的接收;
对本地发送的声波束的转发波束的接收,和/或对本地发送的电磁波波束转发波束的接收;
对相邻位置基准点发送的声波束的接收,和/或对位置基准点发送的电磁波波束的接收;以及
对定位终端和测距终端中任一种发送的声波束的接收,和/或对定位终端和测距终端中任一种发送的电磁波波束的接收;
所述波束收发模块220执行的在位置基准点测量标志预埋件或位置基准点基座上置放反射面,使本地声波传感器接收经反射面上与位置基准点的测量点位置重合的点及其相邻区域反射后的声波信号,和/或使本地电磁波传感器接收经反射面上与位置基准点的测量点位置重合的点及其相邻区域反射后的电磁波信号的操作,进一步包括如下至少一种操作:
对本地发送的声波束的反射波束的接收,和/或对本地发送的电磁波波束反射波束的接收;
对本地发送的声波束的转发波束的接收,和/或对本地发送的电磁波波束转发波束的接收;
对相邻位置基准点发送的声波束的接收,和/或对位置基准点发送的电磁波波束的接收;以及
对定位终端和测距终端中任一种发送的声波束的接收,和/或对定位终端和测距终端中任一种发送的电磁波波束的接收。
本实施例所述的装置,其中,
所述波束收发模块220执行的使用传感中心点与位置基准点的测量点位置重合的声波传感器对声波束接收,或使用传感中心点与位置基准点的测量点位置重合的电磁波传感器对电磁波波束接收的操作,包括如下操作:
通过无线信道或读取位置数据库获取相邻位置基准点、定位终端、测距终端中的任一种的位置信息;
使用所述位置信息确定相邻位置基准点、定位终端、测距终端中的任一种相对于所述传感器所在位置基准点的测量点的方位和/或俯仰角度的角度值或角度范围;
在包含所述角度值的角度预订范围内,或在所述角度范围内,使用调向伺服子模块223调整传感器的接收方向图指向,使之指向信号的发射或反射节点;和/或获取接收信号的位置或角度偏移量,使用调向伺服子模块223调整传感器的接收方向图指向使所述偏移量减小到入射波束偏移误差门限以内;
所述波束收发模块220执行的使用反射面对声波束接收,或使用反射面对电磁波波束接收的操作,包括如下操作:
通过无线信道或读取位置数据库获取相邻位置基准点、定位终端、测距终端中的任一种的位置信息;
使用所述位置信息确定相邻位置基准点、定位终端、测距终端中的任一种相对于所述反射面所在位置基准点的测量点的方位和/或俯仰角度的角度值或角度范围;
通过调向伺服子模块223调整所述反射面实现在包含所述角度值的预订角度范围内,或在所述角度范围内,通过调向伺服子模块223调整传感器接收方向图指向,使之指向信号的发射或反射节点;和/或获取达到信号的位置或角度偏移量,通过调向伺服子模块223调整反射面实现调整接收方向图指向,使所述达到信号的位置或角度偏移量减小到入射波束偏移误差门限以内。
本实施例中,作为一种实现方式,调向伺服子模块223调整传感器的接收方向图指向的方法,包括如下操作:
使声波或电磁波传感器以穿过该传感器中心点的垂线为转动中心线进行转动,实现传感器的接收方向图指向的方位角调整,和/或使声波或电磁波传感器以穿过该传感器中心点的水平线为转动中心线进行转动,实现传感器的接收方向图指向的俯仰角调整。
本实施例中,作为一种实现方式,调向伺服子模块223通过调整反射面调整传感器接收方向图指向,包括如下操作;
使反射面以穿过该反射面反射点的垂线为转动中心线进行转动,实现传感器接收方向图指向的方位角调整,和/或使反射面以穿过该反射面反射点的水平线为转动中心线进行转动,实现传感器接收方向图指向的俯仰角调整;所述反射点即电磁波波束或声波束中心点的入射点。
本实施例中,所述反射面为反射体或反射膜的反射表面。
本实施例所述的装置,其中,
所述测量处理模块230,执行如下至少一种操作:
测量位置基准点的测量点间的声波往返传播时延确定位置基准点间的声波传播时延,和/或测量位置基准点的测量点间的电磁波往返传播时延确定位置基准点间的电磁波传播时延;
测量位置基准点的测量点与定位终端和测距终端中任一种间的声波往返传播时延确定位置基准点间的声波传播时延,和/或测量位置基准点的测量点与定位终端和测距终端中任一种间的电磁波往返传播时延确定位置基准点与定位终端和测距终端中任一种间的电磁波传播时延;
测量位置基准点的测量点与物体间的声波往返传播时延确定位置基准点与物体间的声波传播时延,和/或测量位置基准点与物体间的电磁波往返传播时延确定位置基准点与物体间的电磁波传播时延;
以及
获取位置基准点对电磁波强度的测量数据。
本实施例中,作为一种实现方式,所述测量位置基准点的测量点间的声波往返传播时延确定位置基准点间的声波传播时延,和/或测量位置基准点的测量点间的电磁波往返传播时延确定位置基准点间的电磁波传播时延,具体包括:
当电磁波或声波传播路径中包含反射面上的反射点时,从测量得到的声波传播时延或电磁波传播时延中减去反射面上与测量点对应的点至声源中心点、电磁波源中心点、声波传感器中心点和电磁波传感器中心点中至少一种的距离产生的传播时延。
本实施例所述的装置,其中,
所述测量处理模块230进一步执行如下至少一种操作:
使用位置基准点间的声波和/或电磁波传播时延估计位置基准点的测量点位置,使用估计出的位置基准点的测量点位置确定位置基准点的位置偏移量;
使用位置基准点的测量点与定位终端和测距终端中任一种间的声波和/或电磁波传播时延估计定位终端和测距终端中任一种位置;
使用位置基准点的测量点对声波传播时延的测量数据,获取特定气压、空气浓度、气温和风速下的声波传播速度,剔除气压、空气浓度、气温的影响,使用该声波传播速度估计真实的风速和风向;以及
使用位置基准点对电磁波强度的测量数据,估计空气的可见度。
本实施例中,作为一种实现方式,所述使用位置基准点间的声波和/或电磁波传播时延估计位置基准点的测量点位置,使用估计出的位置基准点的测量点位置确定位置基准点的位置偏移量,具体包括:
获取第一位置基准点与三个或三个以上的与其相邻的位置基准点间的声波和/或电磁波传播时延估计值,使用所述时延估计值确定第一位置基准点的位置坐标,将第一位置基准点的位置坐标与第一位置基准点的设定位置坐标进行比较获取第一位置基准点的位置坐标偏移量;或
获取第一位置基准点与一个或一个以上的与其相邻的位置基准点间的声波和/或电磁波传播时延估计值确定第一位置基准点至所述与其相邻的位置基准点的距离将,获取的距离与预设的间距值或以往测量获取的间距值进行比较确定第一位置基准点与一个或一个以上的与其相邻的位置基准点间的距离偏移量;
本实施例中,作为一种实现方式,所述使用位置基准点的测量点与定位终端和测距终端中任一种间的声波和/或电磁波传播时延估计定位终端和测距终端中任一种位置,包括:
获取定位终端与三个或三个以上的与其相邻的位置基准点间的声波和/或电磁波传播时延估计值,使用所述时延估计值确定定位终端的位置坐标。
本实施例所述的装置,其中,
所述波束收发模块220执行的使用自动调向棱镜和自动调向角反射器中的任一种通过位置基准点的测量点反射入射电磁波波束,包括如下操作:
设置棱镜和毫米波角反射器中任一种的反射中心点使之与位置基准点的测量点重合;
通过无线信道或读取位置数据库获取相邻位置基准点、定位终端、测距终端和全站仪中的任一种的位置信息;
使用所述位置信息确定相邻位置基准点、定位终端、测距终端和全站仪中的任一种相对于所述棱镜和毫米波角反射器中任一种所在位置基准点的测量点的方位和/或俯仰角度的角度;
通过调向伺服子模块223调整所述棱镜和毫米波角反射器中任一种的入射口面朝向使之朝向所述相邻位置基准点、定位终端、测距终端和全站仪中的任一种所在方向;和/或获取达到信号在所述棱镜和毫米波角反射器中任一种的入射口面上的位置或角度偏移量,通过调向伺服子模块223调整所述棱镜和毫米波角反射器中任一种的入射口面的朝向,使所述达到信号在所述棱镜或毫米波角反射器的入射口面上的位置或角度偏移量减小到入射波束偏移误差门限以内;或
其中,
所述设置棱镜和毫米波角反射器中任一种的反射中心点使之与位置基准点的测量点重合,当在同一个位置基准点处将棱镜或毫米波叫反射器与声源、电磁波源、声波传感器、电磁波传感器、电磁波反射面和声反射面中的至少一种同时布设时,棱镜或毫米波角反射器的反射中心点所重合的测量点与同时布设的声源中心点、电磁波源中心点、声波传感器中心点、电磁波传感器中心点、电磁波反射面反射点或声反射面反射点所在重合的测量点为具有不同点位的两个测量点,该两个测量点为处于同一垂线上具有不同高度的两个点位。
本实施例中,作为一种实现方式,调整棱镜指向包括:
在棱镜的入射口面上设置棱镜口面中心点标识,使用电磁波电图象传感器监测棱镜的入射口面上入射电磁波产生的散射电磁波斑的位置和所述中心点标识的位置,确定散射电磁波斑的位置相对于棱镜口面中心点标识的位置偏移量,使用该偏移量调整棱镜的入射口面法线的指向。
本实施例所述的装置,还包括环境防护模块240,该模块包含环境防护控制子模块241和环境防护伺服子模块242,用于执行如下操作:
在第一时间区间内,使用环境防护伺服子模块242移动位置基准网节点包含的至少部分元器件使之与位置基准点预埋件和/或位置基准点基座间处于刚性连接状态;在第二时间区间内,使用使用环境防护伺服子模块242移动位置基准网节点环境防护部件使位置基准网节点包含的至少部分元器件处于环境防护状态或移动位置基准网节点包含的至少部分元器件使之处于环境防护状态;
其中,
所述使用环境防护伺服子模块移动位置基准网节点包含的至少部分元器件使之与位置基准点预埋件和/或位置基准点基座间处于刚性连接状态,包括:使声源中心点、电磁波源中心点、声波传感器中心点、电磁波传感器中心点、棱镜反射中心点、电磁波反射面上特定点和声反射面上特定点中的至少一种与位置基准点对应的测量点位处于重合状态;
所述使用环境防护伺服子模块移动位置基准网节点环境防护部件使位置基准网节点包含的至少部分元器件处于环境防护状态或移动位置基准网节点包含的至少部分元器件使之处于环境防护状态,包括移动声源、电磁波源、声波传感器、电磁波传感器、棱镜、电磁波反射面和声反射面中的至少一种元器件使之处于环境防护状态,所述环境防护状态包括减振、抗冲击、防尘、防潮、防雨、防雪、防盐雾和抗高低温中的至少一种状态。
作为一种实现方式,所述的环境防护控制子模块241从通信模块210获取环境防护操作信息或测量操作信息,使用测量操作信息控制环境防护伺服子模块242产生位移驱动力243,位移驱动力243移动位置基准网节点包含的至少部分元器件使之与位置基准点预埋件和/或位置基准点基座间处于刚性连接状态;或使用环境防护操作信息控制环境防护伺服子模块242产生位移驱动力243,位移驱动力243移动位置基准网节点包含的至少部分元器件使之处于环境防护状态。
作为一种实现方式,所述环境防护状态包含的减振、抗冲击状态包括:处于受减振垫和减振片中至少一种的支撑状态和/或处于由减振弹簧和减振索中至少一种悬挂状态。
作为一种实现方式,所述环境防护状态包含的防尘、防潮、防雨、防雪、防盐雾状态包括:处于气密、水密状态;或处于处于由防护气体保护的气密状态;
作为一种实现方式,所述环境防护状态包含的抗高低温状态,包括处于恒温舱室状态。
实施例三,一种位置基准网***
一种位置基准网***,包括两个或两个以上的定位基准点节点(本实施例中定位基准点节点也称之为定位基准网节点),所述定位基准点节点包括:
通信模块210,波束收发模块220和测量处理模块230;其中,
通信模块210,用于通过有线或无线信道传送测量控制指令、测量数据、位置基准点识别信息、置基准点的测量点坐标和波束调向引导信息中的至少一种,包括无线传输子模块和/或有线传输子模块;
波束收发模块220,用于通过位置基准点的测量点发送和/或接收声波束和电磁波波束中的至少一种,包括波束发射和/或接收子模块221以及调向控制子模块222和调向伺服子模块223;所述波束发射和/或接收子模块221包括声波发送子模块、声波接收子模块、电磁波发送子模块、电磁波接收子模块和棱镜子模块中的至少一种;
测量处理模块230,用于使用所述声波束和电磁波波束中的至少一种获取定位、测距、物体探测和空气环境探测中任一项所需信息,包括信息提取子模块;
所述电磁波包括毫米波和激光中的至少一种;
所述位置基准点包括轨道交通用轨道面控制网的CPIII控制点、道路交通用沿道路布设的位置基准网的位置基准点、自动作业用布设在作业场所的位置基准网的位置基准点、物***移监测用位置基准网的位置基准点和测绘用位置基准网的位置基准点中的任一种;
所述位置基准点对应的测量点的坐标为已知。
作为所述位置基准网***在道路交通中的一种具体应用方式:
所述位置基准网节点与道路交通无线电定位网节点共基座安装,并且位置基准网节点的测量点与无线电定位网节点的位置参照点重合或保持确定的位置关系,所述保持确定的位置关系包括:位置基准网节点的测量点与无线电定位网节点的位置参照点中的一项发生位置变化时,另一项随之发生相同的位置变化,因此保持位置基准网节点的测量点与无线电定位网节点的位置参照点之间的相对位置不变。
所述位置基准网节点通过在与之相邻的位置基准网节点间接收或发送声波束和电磁波波束中的至少一种获取定位所需要的声波传播时延、光波传播时延或毫米波传播时延信息,使用所述传播时延信息确定所述位置基准网节点的测量点的当前位置,将所述位置基准网节点的测量点的当前位置坐标与预订的测量点位置坐标进行比较,或将所述位置基准网节点的测量点的当前位置坐标与之前测量得到的测量点位置坐标进行比较,判断所述位置基准网节点的当前位置是否在误差允许范围内;
作为所述位置基准网***在轨道交通中的一种具体应用方式:
所述位置基准网节点布设在CPIII控制点预埋件或布设在CPIII控制点预埋件基座上;
应用方式一,所述位置基准网节点通过在与之相邻的位置基准网节点间接收或发送声波束和电磁波波束中的至少一种获取定位所需要的声波传播时延、光波传播时延或毫米波传播时延信息,使用所述传播时延信息确定所述位置基准网节点的测量点的当前位置,将所述位置基准网节点的测量点的当前位置坐标与预订的测量点位置坐标进行比较,或将所述位置基准网节点的测量点的当前位置坐标与之前测量得到的测量点位置坐标进行比较,判断所述位置基准网节点的当前位置是否在CPIII控制点所允许的位置偏移范围内;
应用方式二,所述位置基准网节点通过与轨道侧定位终端间接收或发送声波束和电磁波波束中的至少一种,让所述轨道侧定位终端获取其定位所需要的声波传播时延、光波传播时延或毫米波传播时延信息,轨道侧定位终端使用所述传播时延信息确定其当前位置;轨道侧定位终端将其当前位置坐标记录并通过对一组数据的曲线拟合,获取轨道平顺误差;所述轨道侧定位终端沿轨道延伸方向移动并且与轨道头平面或轨道侧面保持确切的位置对应关系,也就是说,所述轨道侧定位终端的位置对应轨道的真实位置和轨道的偏移;
作为所述位置基准网***在道路交通车辆定位中的一种具体应用方式:
位置基准网节点通过发送或反射激光波束和毫米波波束中的至少一种向道路车辆提供定位信号;
作为所述位置基准网***在道路交通路面监测中的一种具体应用方式:
所述位置基准网包括在道路侧沿道路延伸方向布设的位置基准网节点,位置基准网节点的测量点的设定高度为高于路面0.01米至0.5米范围内;或位置基准网节点的测量点的设定高度为高于路面2米至20米范围内;
当位置基准网节点的测量点的设定高度为高于路面0.01米至0.5米范围内时,位置基准网节点向路面上方以平行于路面或与路面的法线的夹角大于60的方式发射光波束、声波束和毫米波波束中的至少一种,并且,位置基准网节点调整其发射波束的方位角和/或俯仰角实现波束在路面上方区域的扫描以探测路面上是否存在障碍物或车辆;或
当位置基准网节点的测量点的设定高度为高于路面2米至20米范围内时,位置基准网节点以垂直于路面或与路面的法线的夹角小于70的方式向路面上发射光波束、声波束和毫米波波束中的至少一种,并且,位置基准网节点调整其发射波束的方位角和/或俯仰角实现波束在路面上的扫描以探测路面上是否存在障碍物或车辆;
位置基准网节点将探测结果发送给网络侧,由网络侧使用该探测结果向道路上的车辆发送路面信息;或由网络侧将该探测结果发送至道路上的车辆。
本发明实施例给出的方法及装置,可以克服现有定位和测距技术存在的精度差、效率低通用性差这些缺点中的至少一种。效率高,结果可靠,具有实用性。
本发明实施例提供的方法及装置可以全部或者部分地使用电子技术、电磁波电测距技术和自动控制技术实现;本发明实施例提供的方法,可以全部或者部分地通过软件指令和/或者硬件电路来实现;本发明实施例提供的装置包含的模块或单元,可以采用电子元器件、电磁波-电/电-磁转换器件、驱动/拖动电机实现。
以上所述,只是本发明的较佳实施方案而已,并非用来限定本发明的保护范围。任何本发明所述领域内的技术人员,在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下,可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化,但本发明的保护范围以所附权利要求的界定范围为准。
Claims (11)
1.一种位置基准网节点工作方法,包括:
通过有线或无线信道传送测量控制指令、测量数据、位置基准点识别信息、置基准点的测量点坐标和波束调向引导信息中的至少一种;
通过位置基准点的测量点发送和/或接收声波束和电磁波波束中的至少一种;
使用所述声波束和电磁波波束中的至少一种获取定位、测距、物体探测和空气环境探测中任一项所需信息;
所述电磁波包括毫米波和激光中的至少一种;
所述位置基准点包括轨道交通用轨道面控制网的CPIII控制点、道路交通用沿道路布设的位置基准网的位置基准点、自动作业用布设在作业场所的位置基准网的位置基准点、物***移监测用位置基准网的位置基准点和测绘用位置基准网的位置基准点中的任一种;
所述位置基准网包含至少两个位置基准点,所述位置基准点对应的测量点的坐标为已知。
2.如权利要求1所述的方法,其中,
所述通过有线或无线信道传送测量控制指令、测量数据、位置基准点识别信息、置基准点的测量点坐标和波束调向引导信息中的至少一种,包括如下至少一种步骤:
在位置基准点与网络侧节点间传送测量控制指令、测量数据、位置基准点识别信息、置基准点的测量点坐标和波束调向引导信息中的至少一种;
在位置基准点与其相邻位置基准点间传送测量控制指令、测量数据、位置基准点识别信息、置基准点的测量点坐标和波束调向引导信息中的至少一种;
在位置基准点与定位或测距终端间传送测量控制指令、测量数据、位置基准点识别信息、置基准点的测量点坐标和波束调向引导信息中的至少一种;以及
在位置基准点与测量控制节点间传送测量控制指令、测量数据、位置基准点识别信息、置基准点的测量点坐标和波束调向引导信息中的至少一种。
3.如权利要求1所述的方法,其中,
所述通过位置基准点的测量点发送和/或接收声波束和电磁波波束中的至少一种,包括使用本地有源元器件通过位置基准点的测量点发送和/或接收声波束和电磁波波束中的至少一种,和/或使用自动调向棱镜和自动调向角反射器中的任一种通过位置基准点的测量点反射入射电磁波波束;其中,
所述使用本地有源元器件通过位置基准点的测量点发送和/或接收声波束和电磁波波束中的至少一种,包括如下至少一种步骤:
在位置基准点测量标志预埋件或位置基准点基座上置放声源使声源中心点与位置基准点的测量点位置重合,和/或在位置基准点测量标志预埋件或位置基准点基座上置放电磁波源使电磁波源中心点与位置基准点的测量点位置重合;
在位置基准点测量标志预埋件或位置基准点基座上置放反射面,使本地声源产生的声波束经反射面上与位置基准点的测量点位置重合的点及其相邻区域反射后出射,和/或使本地电磁波源产生的电磁波波束经反射面上与位置基准点的测量点位置重合的点及其相邻区域反射后出射;
在位置基准点测量标志预埋件或位置基准点基座上置放声波传感器使其传感中心点与位置基准点的测量点位置重合,和/或在位置基准点测量标志预埋件或位置基准点基座上置放电磁波传感器使其传感中心点与位置基准点的测量点位置重合;以及
在位置基准点测量标志预埋件或位置基准点基座上置放反射面,使本地声波传感器接收经反射面上与位置基准点的测量点位置重合的点及其相邻区域反射后的声波信号,和/或使本地电磁波传感器接收经反射面上与位置基准点的测量点位置重合的点及其相邻区域反射后的电磁波信号;
所述位置基准点的测量点坐标为进行测距或定位时使用的点位坐标。
4.如权利要求3所述的方法,其中,
所述在位置基准点测量标志预埋件或位置基准点基座上置放声源使声源中心点与位置基准点的测量点位置重合,和/或在位置基准点测量标志预埋件或位置基准点基座上置放电磁波源使电磁波源中心点与位置基准点的测量点位置重合,进一步包括:
调整电磁波源的电磁波波束指向使之指向相邻位置基准点、定位终端、测距终端中的任一种;和/或
调整声源的声波束指向使之指向相邻位置基准点、定位终端、测距终端中的任一种;
所述在位置基准点测量标志预埋件或位置基准点基座上置放反射面,使本地声源产生的声波束经反射面上与位置基准点的测量点位置重合的点及其相邻区域反射后出射,和/或使本地电磁波源产生的电磁波波束经反射面上与位置基准点的测量点位置重合的点及其相邻区域反射后出射,进一步包括:
调整反射面的角度使其反射的电磁波波束指向相邻位置基准点、定位终端、测距终端中的任一种;和/或
调整反射面的角度使其反射的声波束指向相邻位置基准点、定位终端、测距终端中的任一种。
5.如权利要求4所述的方法,其中,
所述调整电磁波源的电磁波波束指向和/或调整声源的声波束指向使之指向相邻位置基准点、定位终端、测距终端中的任一种,包括:
通过无线信道或读取位置数据库获取相邻位置基准点、定位终端、测距终端中的任一种的位置信息;
使用所述位置信息确定相邻位置基准点、定位终端、测距终端中的任一种相对于所述电磁波源或声源所在位置基准点的测量点的方位和/或俯仰角度的角度值或角度范围;
在包含所述角度值的预订角度范围内,或在所述角度范围内,调整电磁波源的电磁波波束指向,并接收电磁波波束的反射信号、电磁波波束被目标节点接收到的反馈信号和电磁波波束在目标节点处的偏离误差的反馈信号中的至少一种;和/或在包含所述角度值的角度范围内,或在所述角度范围内,调整声源的声波束指向,并接收声波束的反射信号、声波束被目标节点接收到的反馈信号和声波束在目标节点处的偏离误差的反馈信号中的至少一种;
所述调整反射面的角度使其反射的电磁波波束和/或声波束指向相邻位置基准点、定位终端、测距终端中的任一种,包括:
通过无线信道或读取位置数据库获取相邻位置基准点、定位终端、测距终端中的任一种的位置信息;
使用所述位置信息确定相邻位置基准点、定位终端、测距终端中的任一种相对于所述电磁波源或声源所在位置基准点的测量点的方位和/或俯仰角度的角度值或角度范围;
通过调整所述反射面实现在包含所述角度值的预订角度范围内,或在所述角度范围内,调整电磁波波束指向,并接收电磁波波束的反射信号、电磁波波束被目标节点接收到的反馈信号和电磁波波束在目标节点处的偏离误差的反馈信号中的至少一种;和/或通过调整所述反射面在包含所述角度值的角度范围内,或在所述角度范围内,调整声波束指向,并接收声波束的反射信号、声波束被目标节点接收到的反馈信号和声波束在目标节点处的偏离误差的反馈信号中的至少一种。
6.如权利要求1所述的方法,其中,
所述使用所述声波束和电磁波波束中的至少一种获取定位、测距、物体探测和空气环境探测中任一项所需信息,包括如下至少一种步骤:
测量位置基准点的测量点间的声波往返传播时延确定位置基准点间的声波传播时延,和/或测量位置基准点的测量点间的电磁波往返传播时延确定位置基准点间的电磁波传播时延;
测量位置基准点的测量点与定位终端和测距终端中任一种间的声波往返传播时延确定位置基准点间的声波传播时延,和/或测量位置基准点的测量点与定位终端和测距终端中任一种间的电磁波往返传播时延确定位置基准点与定位终端和测距终端中任一种间的电磁波传播时延;
测量位置基准点的测量点与物体间的声波往返传播时延确定位置基准点与物体间的声波传播时延,和/或测量位置基准点与物体间的电磁波往返传播时延确定位置基准点与物体间的电磁波传播时延;以及
获取位置基准点对电磁波强度的测量数据。
7.如权利要求1至6任一项所述的方法,还包括环境防护方法,具体包括:
在第一时间区间内,使用伺服机构移动位置基准网节点包含的至少部分元器件使之与位置基准点预埋件和/或位置基准点基座间处于刚性连接状态;在第二时间区间内,使用伺服机构移动位置基准网节点环境防护部件使位置基准网节点包含的至少部分元器件处于环境防护状态或移动位置基准网节点包含的至少部分元器件使之处于环境防护状态;
其中,
所述使用伺服机构移动位置基准网节点包含的至少部分元器件使之与位置基准点预埋件和/或位置基准点基座间处于刚性连接状态,包括:使声源中心点、电磁波源中心点、声波传感器中心点、电磁波传感器中心点、棱镜反射中心点、电磁波反射面上特定点和声反射面上特定点中的至少一种与位置基准点对应的测量点位处于重合状态;
所述使用伺服机构移动位置基准网节点环境防护部件使位置基准网节点包含的至少部分元器件处于环境防护状态或移动位置基准网节点包含的至少部分元器件使之处于环境防护状态,包括移动声源、电磁波源、声波传感器、电磁波传感器、棱镜、电磁波反射面和声反射面中的至少一种元器件使之处于环境防护状态,所述环境防护状态包括减振、抗冲击、防尘、防潮、防雨、防雪、防盐雾和抗高低温中的至少一种状态。
8.一种位置基准网节点装置,包括:
通信模块,波束收发模块和测量处理模块;其中,
通信模块,用于通过有线或无线信道传送测量控制指令、测量数据、位置基准点识别信息、置基准点的测量点坐标和波束调向引导信息中的至少一种,包括无线传输子模块和/或有线传输子模块;
波束收发模块,用于通过位置基准点的测量点发送和/或接收声波束和电磁波波束中的至少一种,包括波束发射和/或接收子模块以及调向控制子模块和调向伺服子模块;所述波束发射和/或接收子模块包括声波发送子模块、声波接收子模块、电磁波发送子模块、电磁波接收子模块和棱镜子模块中的至少一种;
测量处理模块,用于使用所述声波束和电磁波波束中的至少一种获取定位、测距、物体探测和空气环境探测中任一项所需信息,包括信息提取子模块;
所述电磁波包括毫米波和激光中的至少一种;
所述位置基准点包括轨道交通用轨道面控制网的CPIII控制点、道路交通用沿道路布设的位置基准网的位置基准点、自动作业用布设在作业场所的位置基准网的位置基准点、物***移监测用位置基准网的位置基准点和测绘用位置基准网的位置基准点中的任一种;
所述位置基准网包含至少两个位置基准点,所述位置基准点对应的测量点的坐标为已知。
9.根据权利要求8所述的装置,其中,
所述通信模块,用于执行如下至少一种步骤:
在位置基准点与网络侧节点间传送测量控制指令、测量数据、位置基准点识别信息、置基准点的测量点坐标和波束调向引导信息中的至少一种;
在位置基准点与其相邻位置基准点间传送测量控制指令、测量数据、位置基准点识别信息、置基准点的测量点坐标和波束调向引导信息中的至少一种;
在位置基准点与定位或测距终端间传送测量控制指令、测量数据、位置基准点识别信息、置基准点的测量点坐标和波束调向引导信息中的至少一种;以及
在位置基准点与测量控制节点间传送测量控制指令、测量数据、位置基准点识别信息、置基准点的测量点坐标和波束调向引导信息中的至少一种。
10.根据权利要求8所述的装置,其中,
所述波束收发模块,用于通过位置基准点的测量点发送和/或接收声波束和电磁波波束中的至少一种,具体操作包括使用本地有源元器件通过位置基准点的测量点发送和/或接收声波束和电磁波波束中的至少一种,和/或使用自动调向棱镜和自动调向角反射器中的任一种通过位置基准点的测量点反射入射电磁波波束;其中,
所述使用本地有源元器件通过位置基准点的测量点发送和/或接收声波束和电磁波波束中的至少一种,包括如下至少一种步骤:
在位置基准点测量标志预埋件或位置基准点基座上置放声源使声源中心点与位置基准点的测量点位置重合,和/或在位置基准点测量标志预埋件或位置基准点基座上置放电磁波源使电磁波源中心点与位置基准点的测量点位置重合;
在位置基准点测量标志预埋件或位置基准点基座上置放反射面,使本地声源产生的声波束经反射面上与位置基准点的测量点位置重合的点及其相邻区域反射后出射,和/或使本地电磁波源产生的电磁波波束经反射面上与位置基准点的测量点位置重合的点及其相邻区域反射后出射;
在位置基准点测量标志预埋件或位置基准点基座上置放声波传感器使其传感中心点与位置基准点的测量点位置重合,和/或在位置基准点测量标志预埋件或位置基准点基座上置放电磁波传感器使其传感中心点与位置基准点的测量点位置重合;以及
在位置基准点测量标志预埋件或位置基准点基座上置放反射面,使本地声波传感器接收经反射面上与位置基准点的测量点位置重合的点及其相邻区域反射后的声波信号,和/或使本地电磁波传感器接收经反射面上与位置基准点的测量点位置重合的点及其相邻区域反射后的电磁波信号;
所述位置基准点的测量点坐标为进行测距或定位时使用的点位坐标。
11.根据权利要求8至10任一项所述的装置,还包括环境防护模块,该模块用于执行如下操作:
在第一时间区间内,使用环境防护伺服子模块移动位置基准网节点包含的至少部分元器件使之与位置基准点预埋件和/或位置基准点基座间处于刚性连接状态;在第二时间区间内,使用环境防护伺服子模块移动位置基准网节点环境防护部件使位置基准网节点包含的至少部分元器件处于环境防护状态或移动位置基准网节点包含的至少部分元器件使之处于环境防护状态;
其中,
所述使用环境防护伺服子模块移动位置基准网节点包含的至少部分元器件使之与位置基准点预埋件和/或位置基准点基座间处于刚性连接状态,包括:使声源中心点、电磁波源中心点、声波传感器中心点、电磁波传感器中心点、棱镜反射中心点、电磁波反射面上特定点和声反射面上特定点中的至少一种与位置基准点对应的测量点位处于重合状态;
所述使用环境防护伺服子模块移动位置基准网节点环境防护部件使位置基准网节点包含的至少部分元器件处于环境防护状态或移动位置基准网节点包含的至少部分元器件使之处于环境防护状态,包括移动声源、电磁波源、声波传感器、电磁波传感器、棱镜、电磁波反射面和声反射面中的至少一种元器件使之处于环境防护状态,所述环境防护状态包括减振、抗冲击、防尘、防潮、防雨、防雪、防盐雾和抗高低温中的至少一种状态。
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