TWI431251B - 測距儀及測量兩目標物間距的方法 - Google Patents
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Description
本案與測量距離的技術有關,特別是有關於一種測距儀及測量兩目標物間距的方法。
測距儀的技術,常用的技術有無線電波與雷射兩種。其中使用無線電波,是在甲地發射脈衝信號;當乙地接收甲地的脈衝信號,會發射另一脈衝信號給甲地;當甲地接收乙地的脈衝信號,便能從發射與接收的時間差,計算出甲乙兩地的距離。另外使用雷射的技術,則是將脈衝信號改為雷射,也是利用發射與接收的時間差計算距離。
然而現今的測距儀,皆只能用來測量距離。也就是說,即使知道自身的位置與目標物的距離,或是知道目標物的位置與自身的距離,卻無法將此距離轉成座標表示。不僅無法知道目標物與自身的相對位置,也無法正確判斷絕對位置。
況且,目前的測距儀若要測量兩目標物之間的距離,必須要站在一個目標物的位置,去測量另一目標物的距離。並無法在第三地直接測量兩目標物的間距。
本發明之一技術態樣在於提供一種測距儀,能夠取得目標物的三維座標,還能取得兩個三維座標的間距,而得到兩個目標物之間的距離。
根據本發明一實施方式,一種測距儀包含一測距單元、一定位單元、一指北針、一照準儀以及一計算單元。其中測距單元用以測量與一目標物之間的直線距離。定位單元用以取得一基準座標。指北針用以取得目標物的方向。照準儀用以測量與目標物之間的垂直角度。計算單元分別與測距單元、定位單元、指北針及照準儀連接,用以取得目標物相對於基準座標的三維座標。
根據本發明另一實施方式,一種使用前述測距儀測量兩目標物間距的方法,包含下列步驟。設定一基準座標。根據一第一目標物相對於基準座標的距離、方向及垂直角度,取得第一目標物相對於基準座標的三維座標。根據一第二目標物相對於基準座標的距離、方向及垂直角度,取得第二目標物相對於基準座標的三維座標。計算第一目標物與第二目標物的三維座標的間距。
第1圖繪示本發明一實施方式之測距儀的功能方塊圖。如圖所示,測距儀包含一測距單元100、一定位單元200、一指北針300、一照準儀400以及一計算單元500。其中測距單元100用以測量與一目標物之間的直線距離。定位單元200用以取得一基準座標。指北針300用以取得目標物的方向。照準儀400用以測量與目標物之間的垂直角度。計算單元500分別與測距單元100、定位單元200、指北針300及照準儀400連接,用以取得目標物相對於基準座標的三維座標。
第2圖繪示第1圖之測距儀實施測量的側視圖。第3圖繪示第2圖之測距儀實施測量的俯視圖。詳細地說,要測量一目標物600與使用者700自身的相對位置時,是利用定位單元200取得使用者700自身的位置,定義為基準座標,此實施例中,基準座標定義為(0,0,0)。由測距儀取得與目標物600的間距,此實施例中,間距定義為103。由指北針300取得目標物600的方向,此實施例中,以北方為0度,由逆時針方向起算,目標物600的方向定義為225度。由照準儀400取得與目標物600之間的垂直角度,此實施例中,垂直角度定義為45度。
取得上述數據後,計算單元500能利用基準座標與方向,定義出使用者700本身與目標物600的相對方向,還能根據相對方向將間距與垂直角度分析為三維座標(10,-10,10)。可知藉由本案測距儀,能計算出目標物600與使用者700自身的相對位置,也就是目標物600相對於基準座標的三維座標。
更進一步地說,當要計算目標物600的絕對位置時,定位單元200只要能取得絕對位置,利用前述操作的敘述,便能獲得目標物600的絕對位置。因此定位單元200能使用全球定位系統(Global Positioning System,GPS),以便取得絕對位置。例如前述基準座標為(0,0,0)的情況下,目標物600的三維座標為(10,-10,10);當基準座標以GPS定位絕對座標為(100,100,100),目標物600的絕對座標便為(110,90,110)。
參照第1圖,計算單元500包含一記憶區塊510,用以儲存至少二三維座標。第4圖繪示本發明一實施方式之測量二目標物610、620間距的步驟流程圖。依照下述步驟,能直接測量二目標物610、620之間的距離。設定一基準座標。根據一第一目標物610相對於基準座標的距離、方向及垂直角度,取得第一目標物610相對於基準座標的三維座標。根據一第二目標物620相對於基準座標的距離、方向及垂直角度,取得第二目標物620相對於基準座標的三維座標。計算第一目標物610與第二目標物620的三維座標的間距。
第5圖繪示第1圖之測距儀實施另一測量的側視圖。第6圖繪示第5圖之測距儀實施另一測量的俯視圖。將使用者700站的位置設定為基準座標(0,0,0),便能取得第一目標物610與第二目標物620分別相對於基準座標的三維座標。其中第一目標物610與前述目標物600的三維座標相同,為(10,-10,10)。由測距單元100取得第二目標物620與使用者700的間距,此實施例中,間距定義為106。由指北針300取得第二目標物620的方向,此實施例中,第二目標物620的方向定義約為63.435度。由照準儀400取得使用者700與第二目標物620之間的垂直角度,此實施例中,垂直角度定義約為26.565度。可得第二目標物620的三維座標定義為(-20,10,10)。如此便能利用二三維座標的差值(-30,20,0)取得二目標物610、620的間距1013。
另外,在測量第一目標物610與第二目標物620的間距時,前述是在相同基準座標的情況下測量。實際上,即使站在不同基準座標,也能測量二目標物610、620的間距。例如,在基準座標(0,0,0)取得第一目標物610的三維座標(10,-10,10),在基準座標(10,10,10)取得第二目標物620的三維座標(-10,20,20)。計算第一目標物610與第二目標物620之間的距離時,將第一目標物610與第二目標物620的三維座標差值(-20,30,10)(第二目標物620的三維座標減第一目標物610的三維座標),減去用第二目標物620的基準座標(10,10,10)減第一目標物610的基準座標(0,0,0)的座標差值(10,10,10),便能得到第一目標物610與第二目標物620實際的間距。
參照第1圖,測距儀另包含一開關800。開關800與計算單元500連接,用以控制計算單元500取得任意二三維座標的間距。換句話說,利用開關800能切換計算單元500只取得目標物600相對於基準座標的三維座標,或者於取得二目標物610、620的三維座標後,利用三維座標計算此二目標物610、620的間距。以便使用者700能依據使用需求進行功能的切換。
100...測距單元
200...定位單元
300...指北針
400...照準儀
500...計算單元
510...記憶區塊
600...目標物
610...第一目標物
620...第二目標物
700...使用者
800...開關
第1圖繪示本發明一實施方式之測距儀的功能方塊圖。
第2圖繪示第1圖之測距儀實施測量的側視圖。
第3圖繪示第2圖之測距儀實施測量的俯視圖。
第4圖繪示本發明一實施方式之測量二目標物間距的步驟流程圖。
第5圖繪示第1圖之測距儀實施另一測量的側視圖。
第6圖繪示第5圖之測距儀實施另一測量的俯視圖。
100...測距單元
200...定位單元
300...指北針
400...照準儀
500...計算單元
510...記憶區塊
800...開關
Claims (5)
- 一種測距儀,包含:一測距單元,用以測量與一目標物之間的直線距離;一定位單元,用以取得一基準座標;一指北針,用以取得該目標物的方向;一照準儀,用以測量與該目標物之間的垂直角度;以及一計算單元,分別與該測距單元、該定位單元、該指北針及該照準儀連接,用以取得該目標物相對於該基準座標的三維座標。
- 如請求項1所述之測距儀,其中該計算單元包含一記憶區塊,用以儲存至少二該三維座標。
- 如請求項2所述之測距儀,另包含一開關,與該計算單元連接,用以控制該計算單元取得該二三維座標的間距。
- 如請求項1所述之測距儀,其中該定位單元為一全球定位系統。
- 一種使用請求項1之測距儀測量兩目標物間距的方法,包含下列步驟:設定一基準座標;根據一第一目標物相對於該基準座標的距離、方向及垂直角度,取得該第一目標物相對於該基準座標的三維座標;根據一第二目標物相對於該基準座標的距離、方向及垂直角度,取得該第二目標物相對於該基準座標的三維座標;以及計算該第一目標物與該第二目標物的三維座標的間距。
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TW100116184A TWI431251B (zh) | 2011-05-09 | 2011-05-09 | 測距儀及測量兩目標物間距的方法 |
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