[发明专利]一种基于智能手机的空间测距方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种空间测距方法，尤其涉及一种基于智能手机的空间测距方法。

背景技术

激光测距是把激光器作为光源来测距的，根据激光工作的方式可分为连续激光器和脉冲激光器。氦氖、氪镉、氩离子等气体激光器工作在连续输出状态, 用于相位式激光测距；双异质砷化镓半导体激光器, 用于红外测距；红宝石、钕玻璃等固体激光器, 用于脉冲式激光测距。激光测距仪因为激光亮度高、方向性好和单色性等优点, 再加上电子线路半集成化、导体化, 与光电测距仪相比, 既可以日夜作业、又能提高测距精度, 明显减少功耗和重量。但是上述激光测距技术对电子器件的要求极高, 因此造成激光测距仪的制造成本居高不下, 限制了大范围推广使用，另一方面, 该激光测距技术实现的是接触式测距, 即测量两点距离必须有一点为测距设备所在点，很大程度上无法满足用户的需求。

目前智能手机应用软件生态系统不断扩展, 传感器这类与用户互动必备的东西功不可没，本发明主要使用了两类传感器, 分别是加速度传感器和方向传感器。加速度传感器又叫G-sensor, 返回x、y、z三轴的加速度数值，该数值包含地心引力的影响, 单位是m/s^2，加速度传感器是一种能够测量加速力的电子设备，加速力就是当物体在加速过程中作用在物体上的力, 就好比地球引力-重力。加速力可以是个常量，也可以是变量，因此其测量范围比重力感应器要大。方向传感器简称为O-sensor, 返回三轴的角度数据, 方向数据的单位是角度。手机方向传感器是指安装在手机上用以检测手机本身处于何种方向状态的部件。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于智能手机的空间测距方法，该测距方法利用了手机内置的多种传感器及计算能力,解决了某些对测量精度要求不高、被测点无法达到、测量点之间受到阻碍、测量不规则物体面积等问题，携带方便、操作简单快捷。

本发明是按照以下技术方案来实现的，其特征是方法步骤为：

（1）间接距离数据采集，使用激光测距模块通过单臂定肩定位法测量设备分别到待测点的直线距离；

（2）数据处理，在第一步的测量过程中经过降噪声预处理之后得到智能手机内部的三轴加速度传感器和方向传感器返回的y轴加速度分量和设备与正北的夹角, 通过数学关系转化得到设备与水平面的夹角和两次测量过程在水平面上映射的角度。

（3）数学计算，通过对该测距方法建模得到公式:

；其中AB表示目标测量空间两点距离, AO表示设备所在点O到测量点A的直线距离, BO表示设备所在点O到测量点B的直线距离, ∠a表示第一次时测量设备与水平面OCD的夹角∠AOC, ∠b表示第二次测量时设备与水平面OCD的夹角∠BOD, ∠c表示两次测量过程在水平面OCD上映射到角度∠COD。

本发明所述激光测距模块是特制的专业测距仪,其和手机可拆卸紧密固定、支持蓝牙连接和采集间接距离数据的激光测距仪。  

本发明所述智能手机，通过蓝牙和激光测距模块实现无线数据通信和通过结合手机APP实现手机端对激光测距模块端的数据采集和控制处理。

本发明所述手机APP是基于智能手机OS(Android和ios)编写的运行在智能手机上的移动应用,是测距方案的数据处理端,并对业务逻辑提供统一的接口，主要功能为处理来自激光测距模块的数据通过数学计算推导、误差分析处理等过程得到最终所需距离信息；并发送指令信息给激光测距模块,令其进行数据采集等动作。

本发明所述降噪声预处理，其通过卡尔曼滤波算法对传感器多次采样处理掉样本值中的高斯白噪声，提高测量数据的稳定性。

本发明所述的单臂定肩定位法，其特征是步骤如下：

（1）手臂伸直, 并指向第一个测量点；

（2）手臂伸直, 以肩关节为顶点转动手臂至第二个测量点。

本发明的优点是：(1)采用一个激光测距模块分次进行间接测量的方法, 获得空间测距所需要的参数,避免同类产品采用多激光测距模块同时测距带来的设备成本增加；(2)通过独创的单臂定肩定位法, 实现了两次测距避免造成测距起点发生位移的影响,同时避免了同类方法采用旋转固定支架来获取角度变化带来的复杂操作，使得空间测量更简单便利；(3)传感器数据计算前的降噪声预处理, 和结合多种传感器数据对测量误差进行补偿,传感器带来的误差优化在可控范围之内；(4)计算模型同时对因测距位置而带来的不可避免误差,进行数学分析, 使得用户能了解测距的可信度。

附图说明

图1为本发明的空间测距示例图。