[发明专利]一种非接触式空间点位测量方法及装置

权利要求书

1.一种非接触式空间点位测量方法，其特征在于：包括，

确定空间内的两个目标点，分别为第一目标点(A)和第二目标点(B)；

选定观测点(O)，并设定所述观测点(O)所在的水平面为基准面(M)；

测量出观测点(O)与第一目标点(A)之间的直线距离L1，并测量出该两点所在方向线与所述基准面(M)之间的第一竖直角α，-π/2＜α＜π/2；

测量出观测点(O)与第二目标点(B)之间的直线距离L2，并测量出该两点所在方向线与所述基准面(M)之间的第二竖直角β，-π/2＜β＜π/2；

测量出观测点(O)分别至两个目标点的两条方向线在水平面上投影的水平角γ，0＜γ≤π/2；

基于上述测得的各项数据并通过余弦定理求得所述第一目标点(A)与第二目标点(B)之间的直线距离L3。

2.如权利要求1所述的非接触式空间点位测量方法，其特征在于：基于所测得的各项数据并通过余弦定理求得L3，具体包括：

根据观测点(O)与第一目标点(A)两点之间的直线距离L1，以及该两点所在方向线与所述基准面(M)之间的第一竖直角α，得出所述第一目标点(A)到所述基准面(M)的垂直距离H1，得出所述观测点(O)与第一目标点(A)之间的直线距离L1在所述基准面(M)上的投影长度S1；

根据观测点(O)与第二目标点(B)两点之间的直线距离L2，以及该两点所在方向线与所述基准面(M)之间的第一竖直角β，得出所述第二目标点(B)到所述基准面(M)的垂直距离H2，得出所述观测点(O)与第二目标点(B)之间的直线距离L1在所述基准面(M)上的投影长度S2；

根据余弦定理得到两个目标点在所述基准面(M)上投影点的间距S3；

则第一目标点(A)与第二目标点(B)之间的竖直高度差为ΔH；

计算得到两个目标点之间的直线距离

3.如权利要求2所述的非接触式空间点位测量方法，其特征在于：所述第一目标点(A)到所述基准面(M)的垂直距离为H1＝|L1·sinα|，所述观测点(O)与第一目标点(A)之间的直线距离L1在所述基准面(M)上的投影长度为S1＝L1·cosα；

所述第二目标点(B)到所述基准面(M)的垂直距离为H2＝|L2·sinβ|，所述观测点(O)与第二目标点(B)之间的直线距离L2在所述基准面(M)上的投影长度为S2＝L2·cosβ；

根据H1和H2得到所述第一目标点(A)与第二目标点(B)之间的竖直高度差为ΔH为：

对上式(1)简化得：

ΔH＝|L2·sinβ-L1·sinα|。 (2)

4.如权利要求3所述的非接触式空间点位测量方法，其特征在于：所述两个目标点在所述基准面(M)上投影点的间距为：

由于第一目标点(A)与第二目标点(B)之间的竖直高度差为：

ΔH＝|L2·sinβ-L1·sinα|；

则联立式(2)、(3)得到：

5.一种非接触式空间点位测量装置，其特征在于：包括，

测距单元(100)，用于测量观测点至目标点之间的直线距离；

竖直转动单元(200)，用于控制所述测距单元(100)在竖直平面上转动；

竖直角测量单元(300)，用于测量所述测距单元(100)转动的竖直角；

水平转动单元(400)，用于控制所述测距单元(100)在水平面上转动；

水平角测量单元(500)，用于测量所述测距单元(100)转动的水平角。

6.如权利要求5所述的非接触式空间点位测量装置，其特征在于：所述测距单元(100)包括测距组件(101)以及瞄准组件(102)，所述测距单元(100)通过所述瞄准组件(102)在观测点瞄准锁定目标点，并通过所述测距组件(101)测量观测点至目标点之间的直线距离。