1、索佳全站儀新技術(shù)應(yīng)用綜述徐忠陽(yáng) 卜飛株式會(huì)社索佳代表處 建國(guó)門外大街1號(hào)國(guó)貿(mào)中心1座510室 100004摘要：本文在分析索佳全站儀最近幾年開展動(dòng)態(tài)的根底上，歸納分析了其新技術(shù)應(yīng)用的特點(diǎn)，特別是在電子測(cè)距、電子測(cè)角、自動(dòng)化目標(biāo)識(shí)別與照準(zhǔn)、全站儀網(wǎng)上數(shù)據(jù)傳輸?shù)确矫?，介紹了一些新的技術(shù)突破要點(diǎn)，供大家參考。關(guān)鍵詞：全站儀 電子測(cè)角 電子測(cè)距 自動(dòng)目標(biāo)照準(zhǔn) 新技術(shù) 應(yīng)用1引言級(jí)全站儀的廠家。特別是NET05的測(cè)距精度指標(biāo)棱鏡：0.8mm+1ppm；反射片：0.5mm+1ppm；無(wú)棱鏡：1mm+1ppm，更是把全站儀的測(cè)距精度推上了一個(gè)新的高度。在看到索佳全站儀進(jìn)步的同時(shí)，有必要介紹一下推動(dòng)該進(jìn)步的新

2、技術(shù)情況，以供業(yè)界同行們了解與參考。2RED-tech EX測(cè)距新技術(shù)簡(jiǎn)介2003年以來(lái)，索佳全站儀的測(cè)距技術(shù)經(jīng)歷了第一代的RED-tech I、第二代的RED-tech II，開展到了現(xiàn)在的第三代技術(shù)RED-tech EX。分析索佳的RED-techREvolutionary Digital processing technology測(cè)距技術(shù)，總體上有如下幾個(gè)特點(diǎn)：1測(cè)距頻率高達(dá)185MHzRED-tech測(cè)距技術(shù)的根本原理還是相位法，但第三代的RED-tech EX的測(cè)距頻率高達(dá)185MHz，代表著高端測(cè)距技術(shù)測(cè)距頻率不斷提高的開展趨勢(shì)。2多個(gè)測(cè)距調(diào)制信號(hào)的同步發(fā)射與接收一般來(lái)講，在相位法

3、測(cè)距過程中，都需要有多個(gè)不同頻率大小的測(cè)距信號(hào)參與調(diào)制發(fā)射與接收。在傳統(tǒng)的測(cè)距技術(shù)中，不同的測(cè)距信號(hào)在邏輯電路的控制下按一定的次序分時(shí)參與調(diào)制發(fā)射與接收。但在RED-tech測(cè)距技術(shù)中，實(shí)現(xiàn)了所有測(cè)距信號(hào)的同步調(diào)制發(fā)射與接收，解調(diào)后再分別復(fù)原不同測(cè)距頻率信號(hào)的相位差如圖1。此項(xiàng)突破性技術(shù)，極大有利于提高測(cè)距速度。3棱鏡、無(wú)棱鏡與反射片3種測(cè)距模式共用1個(gè)發(fā)光管早期的全站儀一般只有棱鏡目標(biāo)的紅外測(cè)距功能，后來(lái)隨著工業(yè)測(cè)量的需要，某些全站儀增加了對(duì)反射片目標(biāo)的測(cè)距能力。上世紀(jì)90年代末，在上述有合作目標(biāo)棱鏡和反射片測(cè)距功能的根底上，新型全站儀再度集成了無(wú)合作目標(biāo)無(wú)棱鏡測(cè)距功能如圖2，并且分別由紅外

4、發(fā)光管和激光發(fā)光管為有合作目標(biāo)測(cè)距和無(wú)合作目標(biāo)測(cè)距提供光源。隨著索佳RED-tech測(cè)距技術(shù)的開展，上述雙光源模式的無(wú)棱鏡測(cè)距全站儀已經(jīng)被單光源模式所代替。單光源、多目標(biāo)類型棱鏡、無(wú)棱鏡、反射片測(cè)距技術(shù)的應(yīng)用，在原理上更加有利于提高測(cè)距與照準(zhǔn)的同軸性。后來(lái)，新一代的徠卡全站儀也采用了單光源、多目標(biāo)類型的測(cè)距方式。一般來(lái)講，無(wú)棱鏡測(cè)距時(shí)追求的是小光斑技術(shù)；而棱鏡測(cè)距時(shí)，為了便于尋找棱鏡目標(biāo)而獲得返回測(cè)距信號(hào)，又希望發(fā)射光的X角適當(dāng)擴(kuò)大。因此，在單光源、多目標(biāo)類型的測(cè)距方式中，需要妥善處理好上述問題。例如根據(jù)不同測(cè)距目標(biāo)類型的選擇，可以在發(fā)射光路中參加或不參加散射透光片來(lái)解決。4反射片測(cè)距精度高于

5、棱鏡測(cè)距精度在索佳NET系列全站儀中可以發(fā)現(xiàn)一個(gè)特點(diǎn)，其反射片的測(cè)距精度指標(biāo)要高于棱鏡精度。這一“違反常規(guī)的性能成為了索佳RED-tech測(cè)距技術(shù)的又一特點(diǎn)。由于各種原因，目前暫不了解其技術(shù)細(xì)節(jié)，但廠家提供的簡(jiǎn)單說(shuō)明是在反射片測(cè)距中參加的誤差預(yù)修正技術(shù)?？紤]到反射片距離測(cè)程都不大，大氣等環(huán)境誤差影響相對(duì)較小，因此通過與準(zhǔn)確基線的比測(cè)而預(yù)置誤差修正參數(shù)是可能的。3IACS測(cè)角新技術(shù)簡(jiǎn)介IACS是索佳新一代測(cè)角技術(shù)“自主角度校準(zhǔn)系統(tǒng)Independent Angle Calibration System的簡(jiǎn)稱。其根本原理是在絕對(duì)編碼測(cè)角度盤的根底上，內(nèi)置一個(gè)角度基準(zhǔn)值，通過該角度基準(zhǔn)事先測(cè)定并預(yù)置

6、度盤在不同位置時(shí)的測(cè)角誤差，并用于實(shí)際角度測(cè)量時(shí)的誤差修正。大家知道，測(cè)角誤差的起因有度盤分劃誤差、度盤偏心差等。度盤偏心差對(duì)測(cè)角誤差的影響具有正弦三角函數(shù)周期性規(guī)律的特點(diǎn)，因此傳統(tǒng)的方法是通過對(duì)徑傳感器讀數(shù)取中數(shù)來(lái)消除度盤偏心差的影響。如圖3所示，IACS不僅能準(zhǔn)確測(cè)定并消除或減弱周期性的誤差，試驗(yàn)證明IACS對(duì)減弱非周期性的測(cè)角誤差也非常有效。4目標(biāo)自動(dòng)照準(zhǔn)新技術(shù)簡(jiǎn)介目前，把具有目標(biāo)棱鏡自動(dòng)照準(zhǔn)功能的全站儀稱為自動(dòng)化全站儀，或稱為測(cè)量機(jī)器人。實(shí)際上，在棱鏡目標(biāo)自動(dòng)照準(zhǔn)過程中存在一個(gè)很重要的問題，就是如何正確識(shí)別需要照準(zhǔn)的目標(biāo)，即所謂的先識(shí)別、后照準(zhǔn)問題。而棱鏡目標(biāo)識(shí)別又主要分為2種情況：一

7、是視場(chǎng)中棱鏡與非棱鏡目標(biāo)的識(shí)別問題；二是視場(chǎng)中出現(xiàn)多個(gè)棱鏡時(shí)如何識(shí)別的問題。實(shí)際上，第一個(gè)問題是全站儀自動(dòng)化的入門問題，而第二個(gè)問題的解決是自動(dòng)化全站儀走向?qū)嵱玫年P(guān)鍵。徠卡是較早推出自動(dòng)化全站儀的廠家之一，其自動(dòng)化全站儀識(shí)別CCD視場(chǎng)中出現(xiàn)多個(gè)棱鏡的方法是縮小視場(chǎng)，但是如果縮小后的視場(chǎng)內(nèi)仍有2個(gè)以上的棱鏡，就不能再正常測(cè)量了。索佳自動(dòng)化全站儀解決視場(chǎng)內(nèi)有多個(gè)棱鏡的識(shí)別方法“就近法如此。即通過特別的數(shù)學(xué)計(jì)算規(guī)如此，查看視場(chǎng)內(nèi)距離望遠(yuǎn)鏡十字絲中心最近的棱鏡是那一個(gè)，全站儀就自動(dòng)驅(qū)動(dòng)軸系照準(zhǔn)該棱鏡如圖4?！熬徒ㄈ绱伺c“小視場(chǎng)的技術(shù)相比，可以識(shí)別出間距更小的2個(gè)或多個(gè)棱鏡目標(biāo)。5全站儀網(wǎng)上數(shù)據(jù)傳輸新

8、技術(shù)全站儀與外圍設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸一般通過RS232通訊端口實(shí)施，現(xiàn)代的全站儀還可以利用U盤或CF卡直接實(shí)現(xiàn)與計(jì)算機(jī)之間的數(shù)據(jù)拷貝。全站儀通過登錄因特網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)上數(shù)據(jù)傳輸如此是一項(xiàng)新的技術(shù)。索佳在幾年前就推出了SFXSokkia Field-info eXpress野外信息速遞系統(tǒng)，即在全站儀的操作系統(tǒng)中，增加網(wǎng)絡(luò)登錄功能，通過藍(lán)牙實(shí)現(xiàn)全站儀與手機(jī)之間的通訊，然后經(jīng)由手機(jī)GPRS功能進(jìn)入因特網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)上數(shù)據(jù)傳遞如圖5左圖所示。最近，索佳又展示了通過Wi-Fi無(wú)線網(wǎng)卡實(shí)現(xiàn)全站儀網(wǎng)上數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖钚录夹g(shù)如圖5右圖所示。通過Wi-Fi無(wú)線網(wǎng)卡，可以方便地與現(xiàn)有的有線以太網(wǎng)絡(luò)整合，具有速度快、可靠性高等

9、特點(diǎn)，在開放區(qū)域通訊距離可達(dá)300多米。6總結(jié)1在全站儀的測(cè)距方面，如何進(jìn)一步提高測(cè)距精度與速度，是將來(lái)一段時(shí)期測(cè)距技術(shù)進(jìn)步的主要方向。因此測(cè)距信號(hào)的頻率將進(jìn)一步提高，而激光光源的棱鏡、無(wú)棱鏡測(cè)距技術(shù)的綜合應(yīng)用，將使有棱鏡目標(biāo)的距離測(cè)程進(jìn)一步加大。2新的測(cè)角技術(shù)的應(yīng)用，特別是誤差預(yù)修正技術(shù)的應(yīng)用，為簡(jiǎn)化度盤測(cè)角機(jī)構(gòu)的裝配、進(jìn)一步提高測(cè)角精度打開了一個(gè)新的思路。軟件技術(shù)的廣泛應(yīng)用必將對(duì)硬件制造技術(shù)產(chǎn)生深刻的影響。3隨著技術(shù)的進(jìn)步，世界上能夠制造自動(dòng)化全站儀的廠商越來(lái)越多。棱鏡目標(biāo)的自動(dòng)化識(shí)別與照準(zhǔn)是全站儀測(cè)量技術(shù)中的高端命題，新技術(shù)的不斷出現(xiàn)與應(yīng)用，必將使自動(dòng)化全站儀日趨成熟與實(shí)用。4全站儀實(shí)現(xiàn)

10、網(wǎng)上遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸是一個(gè)新的理念，實(shí)際應(yīng)用價(jià)值與效果如何，需要繼續(xù)跟蹤與了解。參考文獻(xiàn)1徐忠陽(yáng)主編 全站儀原理與應(yīng)用，解放軍，2003年10月2SRX系列全站儀使有手冊(cè)，索佳測(cè)繪儀器貿(mào)易某某某某，2008年5月3NET05/NET1全站儀使用手冊(cè)，索佳測(cè)繪儀器貿(mào)易某某某某，2008年6月The Summary of Innovative Technology in Sokkias Total StationXu Zhongyang Bo FeiSokkia Beijing Office, 305C West wing tower of World Trade Center, No.1 Jianguomenwai Street, Beijing, 100004Abstract：This paper introduce the main point of the new innovative technology in Sokkia total station, such as RED-tech technology of distance measurement, IACS technology of angle measurement, Multiple prism recognition