自动目标识别与照准原理简介模板

在全站仪目标方向观察中，关键有目标照准，度盘读数两大步骤。

下面以徕卡自动化全站仪ATR技术为例，介绍自动目标识别和照准基础原理 一原理介绍

自动目标识别部件被安装在全站仪望远镜上，红外光束经过光学部件被同轴地投影在望

远镜上，从物镜发射出去，反射回来光束，形成光点由内置CCD传感器接收，其位置以CCD传感器中心作为参考点来正确确实定。假如CCD传感器中心和望远镜光轴调整正确，则可从CCD传感器光点位置直接计算并输出以ATR方法测得水平方向和垂直角。

图带ATR望远镜结构示意图
和人工照准目标存在视准差一样，ATR一样存在视准差。ATR视准差校正是提升其测量
精度关键步骤。测定ATR视准差时，必需人工将望远镜对准棱镜中心，望远镜十字丝提供
视准线和CCD传感器中心之间水平和垂直方向上偏差由仪器计算并储存下来，用于ATR方
法测量时角度更正。

假如在测角中既用ATR方法，又用人工方法，检验并校准ATR视准是十分必需。因为只有这么，两种方法才能达成最好匹配。

二目标正确照准

ATR自动识别并照准目标关键有三个过程：目标搜索过程，目标照准过程和测量过程。

在人工粗略找准棱镜后，开启ATR，首优异行目标搜索过程。在现场内假如无发觉棱镜，望远镜在马达驱动下按螺旋式或矩形式连续搜索目标，图所表示。ATR一旦探测到棱镜，望远

镜立即停止搜索，立即进入目标照准过程。

ATRCCD传感器接收到经棱镜反射过来照准光点，假如该光点偏离棱镜中心，CCD传感器则计算出该偏移量，并按该偏移量驱动望远镜直接移向棱镜中心，图所表示。当望远镜十

心间水平和垂直剩下偏差，并对水平角和垂直角进行校正。所以，即使在望远镜视场内看到
字丝中心偏离棱镜中心在预定限差之内后， ATR测量十字丝中心和棱镜中

在棱镜中心是比较困难。

ATR需要一块棱镜配合进行目标识别，因为ATR角度测量和距离测量同时进行。在每一次ATR测量过程中，十字丝中心相对棱镜中心角度偏移量全部要重新测定，并对应更正水平方向和垂直角，进而正确地测量出距离或计算出目标点坐标。图给出了ATR目标识别，照准和测量步骤图。

当使用ATR方法进行测量时，因为其望远镜不需要对目标调焦或人工照准，所以，不仅加紧了测量速度，而且测量精度和观察员水平无关，测量结果愈加可靠。

三目标锁定跟踪
目标跟踪基础是一个自动反馈过程（见图）。测角经纬仪驱动和控制包含两个轴系（垂直轴，水平轴），每一个轴系全部有伺候马达，传动和电子度盘系统组成。ATR实际上是一个测量控制系统，它不仅提供实际值，而且也提供实际值和所需值之间偏差，和相对电子或光学视准线在水平和垂直方向上更正量，所以在ATR基础上，可实现对运动目标锁定跟踪。

ATR控制系统试图使测量值偏差最小，则经过控制电路来确定马达转动电流，当目标移动时，
驱动轴系让望远镜锁定跟踪目标。

目标跟踪在整个出测量过程中是连续进行。假如目标联络丢失，如棱镜员走到了障碍物后面，跟踪就会中止。此时替换上述偏差值得为一个估量值，该值基于一个运动模型，这个

模型假定棱镜员在水平和垂直方向运动速度是不变。这个假定速度源自对失去目标前几秒钟

内运动数据处理，即滤波。滤波作用是为了消除重合抖动（如行走时棱镜垂直方向运动）。

当棱镜员走到部分小障碍物后，如树，小建筑或卡车等，ATR将中止一小会儿，在这种

情况下，仪器将保持在它所估计棱镜轨迹上移动3秒钟，这种估计依据是对失去目标前几秒

钟里棱镜移动情况计算出来平均速度和方向。一旦棱镜重新进入望远镜视场，仪器将重新锁

定并跟踪目标。然而，假如在3秒钟内没有找到棱镜，仪器将会自动开始对失去棱镜前后区

域进行搜索，此时搜索窗口大小依靠于它估计路径长度和方向。