一種遠距離任意目標的三維定位方法
2023-05-30 13:42:21
專利名稱：一種遠距離任意目標的三維定位方法
技術領域：
本發明涉及一種目標的快速三維定位方法，特別是一種遠距離任意目標的定位方法。
背景技術：
運動目標的三維定位有通過無線電定位的，通過 發射無線電波，得到回波的都卜勒信號，也有通過光學經緯儀、紅外跟蹤儀、全球定位系統、雷達等，用於滿足不同定位需求。運動目標的全球定位是在運動目標體內安裝全球定位器完成，要求獲取運動目標的全球定位信息，顯然需要測量或運動目標給出信息。敵方的運動目標是不會給出自已的全球定位信息的，需要藉助測量儀器。如果由兩個確定的定位體藉助測距是能實現這一任務，但前提是兩個確定的定位體的信息是由一方獲知的。
發明內容
本發明的目的是提供一種目標距離無法測量的遠距離任意目標的三維定位方法。本發明的目的是這樣實現的，一種遠距離任意目標的三維定位方法，其特徵是至少包括第一參考目標定位單元，第二參考目標定位單元，由第一參考目標定位單元和第二參考目標定位單元的空間定位單元確定第一參考目標定位單元和第二參考目標定位單元之間的距離和空間方位，由第一參考目標定位單元通過光學方法獲取第一參考目標定位單元和第二參考目標定位單元與目標體的夾角，由第二參考目標定位單元通過光學方法獲取第二參考目標定位單元和第一參考目標定位單元與目標體的夾角，第一參考目標定位單元和第二參考目標定位單元進行無線通信獲取對方的gps定位信息，由第一參考目標定位單元和第二參考目標定位單元根據三角形的一個邊長、兩個夾角計算出目標體的空間目標。所述的第一參考目標定位單元和第二參考目標定位單元具有相同的結構。所述的第一參考目標定位單元或第二參考目標定位單元包括處理器、通信機、空間定位單元、電子羅盤和陀螺和光學目標定位器，第一參考目標定位單元通過第一光學目標定位器尋找目標體，目標體定位後，通過第一電子羅盤和第一陀螺確定第一參考目標定位單元與第二參考目標定位單元和目標體的角度a ;第二參考目標定位單元通過第二光學目標定位器尋找目標體，目標體定位後，通過電子羅盤和陀螺確定第二參考目標定位單元和第一參考目標定位單元與目標體的角度b，第一處理器和第二處理器之間通過通信機互換互補信息，依據三角形公式計算目標體的空間定位信息。所述的第一參考目標定位單元或第二參考目標定位單元或是移動目標或是固定目標。本發明的優點是通過兩個參考目標定位單元自身獲空間定位信息和通過光學目標定位單元確定目標角度信息，相互之間進行無線通信交換信息，最後通過三角形公式計算出目標體的空間定位，實現了對無法測量目標距離的快速定位。
下面結合實施例附圖對本發明作進一步說明
圖I是本發明實施例原理 圖2是第一參考目標定位單元或第二參考目標定位單元電路框圖； 圖3是本發明實施例光學目標定位器結構圖。圖中，I、第一參考目標定位單元；2、第二參考目標定位單元；3、目標體；4、處理器；5、通信機；6、空間定位單元；7、電子羅盤；8、陀螺儀；9、光學目標定位器；10、存貯器；11、顯示器；12、鍵盤電路；13、座體；14、大半圓腔；15、球體；16、平行望遠鏡；17、水面；18、參考點；19、轉動體。
具體實施例方式如圖I所示，本發明至少包括第一參考目標定位單元I，第二參考目標定位單元2，由第一參考目標定位單元I和第二參考目標定位單元2的空間定位單元6確定第一參考目標定位單元I和第二參考目標定位單元2之間的距離L和空間三維座標，由第一參考目標定位單元I通過光學方法獲取第一參考目標定位單元I和第二參考目標定位單元2與目標體3的夾角a，由第二參考目標定位單元2通過光學方法獲取第二參考目標定位單元2和第一參考目標定位單元I與目標體3的夾角b，第一參考目標定位單元I和第二參考目標定位單元2進行無線通信獲取對方的空間三維座標，由第一參考目標定位單元I和第二參考目標定位單元2根據三角形的一個邊長、兩個夾角計算出目標體3的距離、方位，確定其空間三維座標。空間三維座標坐標原點O (Il)為某個時間點某個物體的即時所處位置，12為另一後續時間點Il所處位置，以11、12所處平面為Z軸原點，方向為X或Y軸方向，該物體沿著正軸方向運動。當設置某物體的即時位置為原點時，隨著時間的推移，該物體將運動遠離原點，而該坐標原點是一個靜止的空間位置，與該物體的運動無關，通過計算方法可以計算出該原點位置，即通過其他物體的運動及相關位置反推坐標原點，通過多個參考點及驗證方法可以較精確地確定坐標系的原點位置，從而確立單一宇宙空間坐標系。絕對坐標以靜止的O點位原點的坐標系；相對坐標以運動的I點為坐標原點的坐標系。如圖2所示，第一參考目標定位單元I和第二參考目標定位單元2具有相同的結構，處在不同的空間位置，第一參考目標定位單元I或第二參考目標定位單元2或是移動目標或是固定目標。第一參考目標定位單元I或第二參考目標定位單元2包括處理器4、無線通信機5、空間定位單元6、電子羅盤7和陀螺儀8和光學目標定位器9，此外為了操作方便還連接有輸入鍵盤電路12、輸出顯示器11，對採集的信息進行處理時需要的存貯器10，處理器4通過接口與無線通信機5、空間定位單元6、電子羅盤7和陀螺儀8和光學目標定位器9電連接，同時通過擴展接口電連接鍵盤電路12、輸出顯示器11和存貯器10。工作時，第一參考目標定位單兀I通過第一光學目標定位器9尋找目標體,第一光學目標定位器9是一套帶平行望遠鏡的三維轉動平臺，通過三維轉動平臺轉動帶動平行望遠鏡尋找目標體，使平行望遠鏡的十字線落在目標體的參考點上，目標體的參考點上給出一個編碼信息，然後對目標體3定位，定位後處理器4通過接口讀取電子羅盤7和陀螺儀8的信息，通過電子羅盤7和陀螺儀8確定第一參考目標定位單元I與第二參考目標定位單元2和目標體3的角度a。與此同時，第二參考目標定位單元2也通過光學目標定位器9尋找目標體3，通過三維轉動平臺轉動帶動平行望遠鏡尋找目標體，使平行望遠鏡的十字線落在目標體的同參考點上，目標體的參考點上給出相同的編碼信息，對目標體3定位,定位後處理器4通過接口讀取電子羅盤7和陀螺儀8的信息，通過電子羅盤7和陀螺儀8確定第二參考目標定位單元2和第一參考目標定位單元I與目標體3的角度b，第二參考目標定位單元2處理器和第一參考目標定位單元I的處理器之間通過無線通信機通信互換互補信息，最後由處理器4依據三角形公式計算目標體的空間定位信息。如圖3所示，給出光學目標定位器9的實施例結構圖，包括座體13，座體13有一個大半圓腔14，球體15由大半圓腔14定位並在其內三維轉動，球體15通過連接杆連接轉動體19，轉動體19內有電子羅盤7和陀螺儀8，轉動體轉動時，電子羅盤7和陀螺儀8實時給出方位信息。轉動體19內有平行望遠鏡16，通過平行望遠鏡16尋找目標體3，目標體3或是水面17目標或是空中目標，平行望遠鏡16確定一個目標體3內的參考點18。 為了使平行望遠鏡16得到像容易讓人眼方便觀看，平行望遠鏡16通過一個數碼成像系統將目鏡中的圖像顯示在顯示器11，這樣可以大面積由人眼配合尋找目標體3。電子羅盤是三維電子羅盤，它應用三軸磁阻傳感器測量平面地磁場，雙軸傾角補償，和GPS配合可以做盲區導航，和陀螺配合做三維定位。陀螺儀可以跟蹤位置變化，在某個時刻得到了當前所在位置，然後只要陀螺儀一直在運行，根據數學計算，就可以知道行動軌跡。所以陀螺儀最常見的應用就是導航儀，在GPS沒有信號時，通過陀螺儀的作用仍然能夠繼續精確導航。本實施例沒有詳細敘述的部件和結構屬本行業的公知部件和常用結構或常用手段，這裡不一一敘述。
權利要求
1.一種遠距離任意目標的三維定位方法，其特徵是至少包括第一參考目標定位單元，第二參考目標定位單元，由第一參考目標定位單元和第二參考目標定位單元的空間定位單元確定第一參考目標定位單元和第二參考目標定位單元之間的距離和空間方位，由第一參考目標定位單元通過光學方法獲取第一參考目標定位單元和第二參考目標定位單元與目標體的夾角，由第二參考目標定位單元通過光學方法獲取第二參考目標定位單元和第一參考目標定位單元與目標體的夾角，第一參考目標定位單元和第二參考目標定位單元進行無線通信獲取對方的gpS定位信息，由第一參考目標定位單元和第二參考目標定位單元根據三角形的一個邊長、兩個夾角計算出目標體的空間目標。
2.根據權利要求I所述的一種遠距離任意目標的三維定位方法，其特徵是所述的第一參考目標定位單元和第二參考目標定位單元具有相同的結構。
3.根據權利要求I所述的一種遠距離任意目標的三維定位方法，其特徵是所述的第一參考目標定位單元或第二參考目標定位單元包括處理器、通信機、空間定位單元、電子羅盤和陀螺和光學目標定位器，第一參考目標定位單元通過第一光學目標定位器尋找目標體，目標體定位後，通過第一電子羅盤和第一陀螺確定第一參考目標定位單元與第二參考目標定位單元和目標體的角度a;第二參考目標定位單元通過第二光學目標定位器尋找目標體，目標體定位後，通過電子羅盤和陀螺確定第二參考目標定位單元和第一參考目標定位單元與目標體的角度b，第一處理器和第二處理器之間通過通信機互換互補信息，依據三角形公式計算目標體的空間定位信息。
4.根據權利要求I所述的一種遠距離任意目標的三維定位方法，其特徵是所述的第一參考目標定位單元或第二參考目標定位單元或是移動目標或是固定目標。
全文摘要
本發明涉及一種目標的快速三維定位方法，特別是一種遠距離任意目標的定位方法,其特徵是至少包括第一參考目標定位單元，第二參考目標定位單元，由第一參考目標定位單元和第二參考目標定位單元的空間定位單元確定第一參考目標定位單元和第二參考目標定位單元之間的距離和空間方位，由第一參考目標定位單元通過光學方法獲取第一參考目標定位單元和第二參考目標定位單元與目標體的夾角，由第二參考目標定位單元通過光學方法獲取第二參考目標定位單元和第一參考目標定位單元與目標體的夾角。它提供了一種目標距離無法測量的遠距離任意目標的三維定位方法。
文檔編號G01C21/00GK102967308SQ20121053099
公開日2013年3月13日 申請日期2012年12月11日 優先權日2012年12月11日
發明者王鵬博, 翼邦傑, 陳謙, 王魏, 吳英俊, 閆丁川, 楊麗萍 申請人:西安東風儀表廠