[发明专利]一种大规模R-LATs测量系统的光电传感器网络时钟同步系统及方法

说明书

本发明一种大规模R‑LATs测量系统的光电传感器网络时钟同步系统及方法，通过同步光的方式将传感器网络中的各个节点之间的时钟统一起来，采用多个基准节点的方式，在上位机中进行节点时钟统一和角度计算。从而提高整个系统的测量精度，去除基准基站对系统测量范围的限制。确保了传感器网络节点之间的等价性，提高了系统拓展能力，并且不影响系统的布站方式。通过统一的同步光信号，使R‑LATs系统传感器网络中各个传感器节点之间的信息可以进行交互，避免了基准基站和发射极信号之间的相互干扰，因此可以增加基准节点。通过增加基准节点的数和改变同步光光带的布置可以有效的解决基准基站对R‑LATs系统布站方式及测量范围的限制。

技术领域

本发明属于大尺寸空间测量领域，涉及大规模旋转激光经纬仪测量网络(R-LATs)组网测量，具体为一种大规模R-LATs测量系统的光电传感器网络时钟同步系统及方法。

背景技术

旋转激光经纬仪网络(R-LATs)是大尺寸空间测量的一种重要方法，原理上通过合理的布站，可以实现任意尺寸的测量空间扩展，并且具备不限数量的并行测量能力。其测量精度能够保持在±0.2mm，目前广泛的应用于飞机制造、船舶制造、大型天线制造等航空航天与军事领域。

如附图1所示，在常规的R-LATs工作中，每一台旋转激光经纬仪发出两个具有夹角的扇形平面光，并按照指定速度匀速回转，同时，在每一回转角度的零点由平面光触发基准基站使其发出一个覆盖全空间的脉冲光。如此，这三个光平面扫过空间中的一个光电传感器P，使之得到三个时间触发信号。这时，基于这三个时间信号和旋转激光经纬仪的转速，可以确定出空间内的唯一一条射线L，其通过旋转激光经纬仪激光面发射中心点O和光电传感器P。如此，当有两台以上旋转激光经纬仪时，它们的空间直线L在空间交汇于一点，即为传感器P的空间位置点。因此，在旋转激光经纬仪的空间相对位置确定后，即可实现大尺寸空间内光电传感器的坐标测量。

为满足大空间范围的测量，R-LATs系统中的激光旋转经纬仪数量会非常的多，远超过一般单元组成的4～8台，甚至可能达到上百台，传感器网络中节点的数量也将大幅增加。每个传感器节点接受各台旋转激光经纬仪发出的三个脉冲信号并进行识别，从而保证R-LATs测量场中光电传感器坐标的计算。然而，当存在大量旋转激光经纬仪时，面对测量对象移动任务，如AGV导航等，光电传感器需要有效的甄别全测量场内各台发射机的平面光信号和基准信号，但传感器节点接收的平面光信号和基准信号发生重叠的几率大大增加，且系统的测量范围将受到基准基站的限制。这将造成光电传感器节点无法正确甄别各台发射机的平面光信号和基准信号，测量范围由于基准基站的限制将极度减小，直接造成R-LATs系统测量效率低下，测量范围受限，粗大误差增多，成为R-LATs测量网络应用的一个瓶颈。

发明内容

针对在大规模旋转激光经纬仪布站组网工况中，传感器节点接收的平面光信号和基准信号极易发生重叠，从而产生粗大误差，且基准基站需接受到每一台旋转激光经纬仪发出平面光信号，致使系统布站进一步受限并导致测量范围减小的问题。本发明一种大规模R-LATs测量系统的光电传感器网络时钟同步系统及方法，采用去除基准基站触发基准信号的思想，通过同步传感器网络时钟的光同步，去除基准基站对系统测量范围的限制，使传感器节点相互之间的信息可以交互。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种大规模R-LATs测量系统的光电传感器网络时钟同步方法，包括如下步骤，

步骤1，在测量空间内持续发射同步光信号，所述的同步光信号由标准的带有编码信息的脉冲控制，并按设定时序闪烁；

步骤2，传感器网络中的每一节点接收到同步光信号和大规模R-LATs测量系统中旋转激光经纬仪的平面光信号后分别进行识别提取，并上传至上位机；