一種基于局部坐標系的空間定位裝置、系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及定位測量技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于局部坐標系的空間定位裝置、 系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前市場上的定位系統(tǒng)，不管是GPS定位技術(shù)還是利用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)或其他定 位手段進行定位，大都是只針對于二維平面內(nèi)的定位系統(tǒng)，但是在一些立體空間中，比如實 驗室或某些密閉的大型容器內(nèi)，需要對局部空間中的某一點進行定位，常規(guī)的定位系統(tǒng)就 無法滿足上述需求。在實際情況中，遇到這類問題時，人們通常都會利用卷尺等工具進行測 量，這不僅測量精度達不到要求，而且測量效率非常低下，顯然不能達到理想的效果，也不 能滿足實際測量需求。為此，需要開發(fā)一種能夠比較方便的針對局部空間內(nèi)的某一點進行 定位的裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于局部坐標 系的空間定位裝置、系統(tǒng)及方法。
[0004] 本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下：
[0005] 依據(jù)本發(fā)明的一個方便，提供了一種基于局部坐標系的空間定位裝置，包括殼體， 所述殼體表面設(shè)有按鍵單元和顯示單元，所述殼體表面標有測距刻度尺，所述殼體內(nèi)設(shè)有 超聲波發(fā)射器、超聲波接收器、主控制器、無線收發(fā)器和電池組，所述按鍵單元、顯示單元、 超聲波發(fā)射器、超聲波接收器和無線收發(fā)器均與所述主控制器電連接，所述超聲波發(fā)射器、 超聲波接收器、主控制器、無線收發(fā)器均與所述電池組連接。
[0006] 本發(fā)明的一種基于局部坐標系的空間定位裝置，通過超聲波接收其和超聲波發(fā)射 器進行測距，從而實現(xiàn)室內(nèi)精準定位，可直接顯示局部空間內(nèi)任意一點的坐標方位，體積 小，便于攜帶，操作方便，測量精度較高，非常適合在局部空間中進行精確定位。
[0007] 在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以做如下改進：
[0008] 進一步:所述按鍵單元和顯示單元共面設(shè)置在所述殼體一側(cè)表面，所述測距刻度 尺設(shè)置在所述殼體上設(shè)有按鍵單元一側(cè)表面的上端邊沿處，且所述測距刻度尺的中點為參 照基準點。
[0009] 上述進一步方案的有益效果是:通過按鍵單元和顯示單元共面設(shè)置可以使得操作 人員在實際測量過程中方便調(diào)節(jié)，設(shè)定參數(shù)信息，提高測量效率，通過所述測距刻度尺可以 方便準確設(shè)定坐標軸的基準點，提高測量精度，減小誤差。
[0010] 進一步:所述電池組包括多個相互串聯(lián)設(shè)置的可充電電池。
[0011] 上述進一步方案的有益效果是:通過所述可充電電池可以提高所述空間定位裝置 的便攜性，使得在野外或其他沒有外部電源的情況下可以方便地完成測量，非常方便，并且 整個空間定位裝置的功耗較小，續(xù)航時間較長。
[0012] 依據(jù)本發(fā)明的另一個方便，提供了一種基于局部坐標系的空間定位系統(tǒng)，包括包 括至少五組所述的基于局部坐標系的空間定位裝置。其中一個所述基于局部坐標系的空間 定位裝置設(shè)置在目標點處作為目標定位裝置，所述目標定位裝置用于測量目標點的空間三 維坐標;其余所述基于局部坐標系的空間定位裝置作為輔助定位裝置在局部空間內(nèi)構(gòu)建空 間三維立體坐標系，且所述輔助定位裝置之間，以及每個所述輔助定位裝置和所述目標定 位裝置之間均可以通過對應(yīng)的無線收發(fā)器無線連接。
[0013] 本發(fā)明的一種基于局部坐標系的空間定位系統(tǒng)，通過多組所述定位裝置構(gòu)建空間 三維立體坐標系，完成目標點與空間三維立體坐標系中原點和坐標軸之間距離檢測，從而 實現(xiàn)目標點位置的準確定位，智能化程度較高，并且多組所述定位裝置之間可以互換，操作 方便，測量精度較高，便攜性較高，是一種非常方便的定位工具。
[0014] 在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以做如下改進：
[0015] 進一步:所述輔助定位裝置中，其中一個設(shè)置為空間三維坐標的原點處，作為原點 定位裝置，其余的所述輔助定位裝置分別設(shè)置在空間三維坐標的X軸、y軸和Z軸上的預(yù)設(shè)單 位長度處，且所述空間三維坐標的X軸、y軸和Z軸上均至少設(shè)有一個所述輔助定位裝置，分 別作為X軸定位裝置、y軸定位裝置和Z軸定位裝置，所述原點定位裝置、X軸定位裝置、y軸定 位裝置和z軸定位裝置構(gòu)成空間三維立體坐標系。
[0016] 上述進一步方案的有益效果是:通過上述方式可以比較方便的構(gòu)建空間三維立體 坐標系，便于后續(xù)對空間三維立體坐標系中目標點的三維坐標計算，定位準確，計算方便。
[0017] 進一步:在所述空間三維立體坐標系中，所述原點定位裝置、X軸定位裝置、y軸定 位裝置和z軸定位裝置均以其測距刻度尺的中點為參照基準點設(shè)置在坐標軸上，所述目標 定位裝置也以其測距刻度尺的中點為參照基準點設(shè)置在目標點處。
[0018] 上述進一步方案的有益效果是：通過上述方式可以方便準確設(shè)定坐標軸的基準 點，便于系統(tǒng)自動出目標點的空間三維坐標，提高測量精度，減小誤差。
[0019] 依據(jù)本發(fā)明的另一個方便，提供了一種基于局部坐標系的空間定位方法，包括：
[0020] 步驟1:在局部空間內(nèi)構(gòu)建三維立體坐標系；
[0021] 步驟2:在所述三維立體坐標系內(nèi)，根據(jù)預(yù)先設(shè)定的單位長度選定X軸、y軸和z軸上 的單位基點；
[0022] 步驟3:選取目標點，并計算出目標點的三維坐標，實現(xiàn)目標點定位。
[0023]本發(fā)明的一種基于局部坐標系的空間定位方法，通過構(gòu)建空間三維立體坐標系， 完成目標點與空間三維立體坐標系中原點和坐標軸之間距離檢測，從而實現(xiàn)目標點位置的 準確定位，操作方便，測量精度較高，可靠性較高，可以檢測局部空間內(nèi)任一點的三維坐標 并顯示，方便直觀。
[0024]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以做如下改進：
[0025]進一步:所述步驟1的具體實現(xiàn)為：
[0026] 步驟11:在局部空間內(nèi)選取坐標原點，并將所述原點定位裝置設(shè)置在所述坐標原 點處；
[0027] 步驟12:根據(jù)所述坐標原點選定X軸、y軸和z軸，并將所述X軸定位裝置、y軸定位裝 置和z軸定位裝置分別設(shè)置在所述X軸、y軸和z軸上，構(gòu)成三維立體坐標系，且所述空間三維 坐標的X軸、y軸和z軸上分別設(shè)有至少一個所述X軸定位裝置、y軸定位裝置和z軸定位裝置。
[0028]上述進一步方案的有益效果是:通過上述方式可以比較方便的構(gòu)建空間三維立體 坐標系，便于后續(xù)對空間三維立體坐標系中目標點的三維坐標計算，定位準確，計算方便。 [0029]進一步:所述步驟2的具體實現(xiàn)為：
[0030]步驟21:所述空間三維坐標中，所述X軸定位裝置、y軸定位裝置和z軸定位裝置與 所述原點定位裝置之間通過發(fā)射超聲波信號分別檢測各自與所述原點定位裝置之間的距 離；
[0031]步驟22:在所述空間三維坐標系中，根據(jù)步驟21的實時檢測結(jié)果在X軸、y軸和z軸 上分別對X軸定位裝置、y軸定位裝置和Z軸定位裝置的位置進行調(diào)整，使其與所述原點定位 裝置之間的距離均等于預(yù)設(shè)的單位長度，即固定在對應(yīng)坐標軸的單位基點處。
[0032] 上述進一步方案的有益效果是:通過上述方式可以選定所述空間三維坐標系中X 軸、y軸和z軸上的單位基點，便于后續(xù)可以比較方便的計算出目標點的空間三維坐標，計算 結(jié)果精確，誤差較小。
[0033]進一步，所述步驟3的具體實現(xiàn)為：
[0034]步驟31:選取目標點，并將所述目標定位裝置設(shè)置在目標點處；
[0035]步驟32:在所述空間三維坐標系中，所述目標定位裝置與所述原點定位裝置、X軸 定位裝置、y軸定位裝置和z軸定位裝置之間通過發(fā)射超聲波信號，檢測其與所述原點定位 裝置、X軸定位裝置、y軸定位裝置和z軸定位裝置之間的距離；
[0036]步驟33:根據(jù)所述目標定位裝置與所述原點定位裝置、X軸定位裝置、y軸定位裝置 和z軸定位裝置之間的距離計算目標點的空間三維坐標。
[0037]上述進一步方案的有益效果是：通過檢測出目標點距離坐標原點和坐標軸的距 離，可以比較方便的計算出目標點的空間三維坐標。
【附圖說明】
[0038] 圖1為本發(fā)明實施例一的一種基于局部坐標系的空間定位裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0039] 圖2為本發(fā)明實施例一的一種基于局部坐標系的空間定位裝置電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0040] 圖3為本發(fā)明實施例二的一種基于局部坐標系的空間定位系統(tǒng)檢測原理示意圖；
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