光电测距应用技术

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出版者:中国铁道出版社
作者:
出品人:
页数:264
译者:
出版时间:1994-10
价格:8.00
装帧:平装
isbn号码:9787113017750
丛书系列:
图书标签:
  • 光电测距
  • 测距技术
  • 传感器
  • 光电技术
  • 应用技术
  • 电子工程
  • 自动化
  • 工业控制
  • 测量技术
  • 激光测距
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具体描述

内 容 简 介

本书是作者十多年来在铁路测量中应用光电测距技术的实践经验和科

研成果的系统总结,精辟准确地介绍了光电测距技术的实用要点。在土木建

筑各专业具有广泛的应用价值。

读者对象:土木建筑各专业科研设计、施工技术人员及大专院校师生。

《精密测量与导航新时代》 本书系统性地阐述了现代精密测量技术在各个领域的突破性进展及其在导航定位体系中的核心作用。全书围绕“精准”与“导航”两大关键词展开,深度剖析了光学、声学、惯性、卫星等多模态测量技术融合的最新发展趋势,以及它们如何共同构建起一个日益复杂和高效的全球导航定位网络。 第一部分:精密测量技术的核心原理与发展 此部分深入探讨了各类精密测量技术的基本原理、关键参数和技术瓶颈。 光学测量篇: 详细介绍了非接触式光学测量方法,包括三角测量法、干涉测量法、光衍射测量法等。重点阐述了如何利用激光、LED等光源的特性,结合高分辨率成像传感器(如CCD、CMOS)和先进的图像处理算法,实现对物体尺寸、形状、表面缺陷以及微小位移的亚微米级甚至纳米级测量。将涵盖光学三角测量在三维扫描中的应用、光学干涉在材料形变监测中的精确度,以及光学衍射在精密位移传感器的设计原理。还将探讨光纤传感技术在恶劣环境下的高精度测量能力,例如在桥梁结构健康监测中的应用。 声学测量篇: 聚焦于声波在介质中传播的特性,以及如何利用声波信号的传播时间、频率、相位变化等信息进行距离、速度、密度和结构参数的测量。详细讲解了超声波测距、声纳定位、以及利用声波成像技术进行无损检测的原理。将阐述声波测距在水下导航、障碍物探测中的关键作用,并介绍声学干涉和声散射理论在目标识别和环境参数测量中的应用。 惯性测量篇: 深入研究了惯性测量单元(IMU)的核心组件——陀螺仪和加速度计的工作原理,以及如何通过它们推算载体的姿态、速度和位置。详细阐述了MEMS(微机电系统)惯性传感器的发展历程、关键技术以及在无人机、机器人等小型化平台上的应用。重点分析了如何通过卡尔曼滤波、粒子滤波等先进的传感器融合算法,克服惯性传感器的漂移和噪声问题,实现长时间的高精度自主导航。 电磁测量篇: 涵盖了雷达、微波和射频等电磁波测量技术。重点介绍了不同频段电磁波的传播特性,以及如何利用其反射、穿透或相位变化进行目标探测、测距、测速和目标分类。将深入探讨脉冲雷达、连续波雷达、多普勒雷达等技术在航空航天、气象观测、交通监控中的应用,并介绍射频识别(RFID)技术在资产跟踪和身份识别方面的潜力。 第二部分:导航定位技术与多模态融合 此部分着重阐述了导航定位技术的发展脉络,以及如何将多种精密测量技术进行有机融合,构建更强大、更可靠的导航系统。 卫星导航系统(GNSS)的原理与应用: 全面介绍全球导航卫星系统(如GPS、GLONASS、Galileo、北斗)的基本原理,包括卫星信号的产生、传播、接收以及三边测量定位原理。深入分析了GNSS在定位精度、授时精度、可靠性以及在测绘、交通、军事等领域的广泛应用。同时,也将探讨GNSS信号易受干扰的局限性,以及增强技术(如差分GPS、RTK)的原理和作用。 惯性导航系统(INS)的自主性与挑战: 详细解析了INS作为一种完全自主的导航系统,其优势在于不受外部信号制约。但同时也深刻揭示了INS在高精度需求下的漂移问题,以及对初始对准精度的高度依赖。将重点讨论如何通过高精度IMU和先进的导航算法来延长INS的自主导航时间,并阐述其在GNSS信号丢失或受干扰时的重要补充作用。 视觉导航与SLAM技术: 深入讲解了如何利用摄像机捕捉环境信息,通过图像识别、特征匹配等技术实现载体的定位和地图构建。重点介绍同步定位与地图构建(SLAM)技术的最新进展,包括基于特征的SLAM、直接法的SLAM以及深度学习在视觉导航中的应用。将阐述视觉里程计(VO)在机器人、自动驾驶汽车中的核心地位,以及如何利用多摄像头协同提高定位精度和鲁棒性。 其他辅助导航技术: 介绍激光雷达(LiDAR)在三维环境感知和高精度定位中的作用,其原理和在无人驾驶、测绘等领域的关键优势。同时,也将触及磁力计、气压计等辅助传感器在提升导航整体性能方面的作用,以及它们如何与GNSS、INS等主导航系统进行融合。 多模态传感器融合技术: 这是本书的核心亮点之一。深入探讨了将GNSS、INS、视觉、激光雷达、声学、光学等多种测量技术进行融合的必要性和方法。详细介绍常用的数据融合算法,如扩展卡尔曼滤波(EKF)、无迹卡尔曼滤波(UKF)、图优化等。通过实际案例分析,展示多模态融合如何在复杂环境下(如室内、城市峡谷、水下)显著提升导航定位的精度、连续性和鲁棒性。例如,GNSS/INS紧耦合、视觉/惯性紧耦合、激光雷达/惯性/视觉融合等,将进行深入的原理讲解和性能对比。 第三部分:精密测量与导航的应用前沿 本部分将聚焦于精密测量与导航技术在各行业创新应用中的最新进展。 智能交通与自动驾驶: 阐述高精度定位和实时环境感知道在自动驾驶汽车中的关键作用,以及如何利用多传感器融合实现车道级导航、障碍物避障和路径规划。将探讨V2X(车联网)通信如何为导航提供更丰富的信息,以及车道级导航的实现技术。 机器人导航与自主作业: 详细介绍机器人在工业、服务、医疗等领域的自主导航和路径规划技术。重点讨论SLAM在机器人建图、定位、导航中的核心地位,以及如何利用视觉、激光雷达等多种传感器实现高效的自主作业。 无人机(UAV)的测绘与监测: 阐述无人机在航拍测绘、环境监测、农业植保、搜救等领域的应用。重点分析高精度GNSS、INS、视觉传感器等在无人机自主飞行、精准定位和数据采集中的作用,以及如何通过RTK/PPK等技术提升航测精度。 智慧城市与基础设施监测: 探讨精密测量与导航技术在智慧城市建设中的应用,如城市交通管理、公共安全监控、基础设施(桥梁、隧道、高层建筑)的健康监测等。介绍如何利用高精度传感器和数据分析技术,对城市运行状态进行实时感知和智能管理。 水下与地下空间导航: 关注在GNSS信号无法穿透的水下和地下环境中,惯性导航、声学导航、视觉导航等技术的应用。将介绍如何在这些复杂环境下构建可靠的导航定位系统,以及其在水下探测、资源勘探、隧道掘进等领域的关键作用。 工业自动化与精密制造: 阐述高精度定位技术在工业自动化生产线、AGV(自动导引车)、智能仓储等方面的应用,以及如何通过视觉伺服、激光跟踪等技术实现产品的精密定位和装配。 结论 本书旨在为读者构建一个全面、深入的精密测量与导航技术知识体系,并激发在相关领域的创新应用。随着技术的不断进步和多模态融合的日益深入,精密测量与导航将为人类社会的发展带来更多可能,开启一个更加精准、智能、互联的测量与导航新时代。

作者简介

目录信息

目 录
第一章 光电测距的基本知识及要求
第一节 光电测距仪的检验
一、发射、接收、照准三轴平行性的检校
二、照准误差的检验
三、幅相误差的检验
四、周期误差的检定
五、仪器常数的检定
六、测程的检验
七、内部符合精度的检验
八、综合精度的检验
九、对中杆的检验
十、气象仪表的检验
第二节 光电测距的各项改正
一、气象改正
二、周期误差改正
三、仪器常数改正
四、倾斜改正
第三节 光电测距的一般规定
一、测距仪的分级及观测限差
二、测距仪检校的规定
三、气象元素的测定及气象改正
四、观测数据的处理
第四节 光电测距的要求与仪器的维护保养
一、保证安全和测距质量的有关要求
二、作业中对仪器的维护
三、仪器的保管及养护
第二章 光电测距的精度及三角高程测量
第一节 光电测距的精度评定或估算
一、单位权中误差
二、任一边的实际测距中误差
第二节 光电测距三角高程测量的有关问题
一、概 述
二、地球曲率及大气垂直折光的影响
三、高差的权及平差问题
四、往返测高差的较差限值及闭合限差
第三章 新建铁路初测
第一节 导线测量
一、导线的边长及加点设置
二、水平角及边长测量
三、导线与国家大地点的联测
第二节 导线与三角高程的综合测量
一、导线结合中桩三角高程测量
二、三角高程与水准点的联测
三、导线结合水准点及中桩三角高程测量
第三节 控制横断面测量
第四章 新建铁路定测
第一节 交点、放线及延长直线
一、交点、放线
二、长直线及直线上有障碍时的测设方法
第二节 中线及中桩三角高程暨横断面测量
一、中桩测设
二、曲线控制点的测设
三、中桩三角高程测量
四、困难地段的横断面测量
第五章 新建铁路的曲线测设
第一节 概 述
第二节 在曲线控制点或直线转点置镜测设曲线
一、置镜于ZH测设曲线
二、在QZ点置镜测设曲线
三、在直线转点上置镜测设曲线
第三节 在中线外任意点置镜测设曲线
第四节 回头曲线的测设
一、180。<a<360°的灯泡线
二、a略小于360°的环形线
三、a>360°的环形线
四、a=360°的环形线
第六章 既有铁路测量
第一节 外移导线测量
第二节 既有曲线测量
一、外业测量
二、坐标计算
三、总转向角a的计算
四、两相邻曲线连续测量时的坐标计算
五、简略测量
第三节 既有线站场测量
一、站场基线测设
二、站内建筑物及设备的位置测量
三、站场横断面测量
第七章 既有曲线的整正计算
第一节 坐标法整正曲线的基本原理和基本方法
一、7点坐标法
二、11点坐标法
三、3点坐标组合法
四、拨距计算
五、里程闭合差的计算
第二节 坐标化为偏角求R、l。的基本方法
一、坐标化为偏角的条件及其化算方法
二、分析法求R
三、ωj的阶差法求R、l
四、拨距计算
第八章 航测外业控制测量
第一节 概 述
第二节 导线的布设及联测
一、导线的布设
二、主导线与国家大地点的联测
三、各种导线的全长及限差
四、与国家水准点的联测
第三节 外业观测
一、导线测量
二、检查点测量
三、地物点补测
四、专业点测量
第九章 隧道施工控制测量
第一节 平面控制方案的选定及导线的布设
一、平面控制方案的选定
二、光电导线的布设
第二节 平面控制网等级精度及测量设计
一、平面控制网的等级精度
二、光电测距控制网的测量设计
第三节 光电平面导线的外业观测
一、水平角观测
二、距离测量
第四节 光电导线的平差
一、概 述
二、平差方法
三、有关问题的考虑
第五节 高程控制及三维导线测量
一、高程控制测量
二、三维导线测量
第六节 洞内平面及高程导线测量
一、洞内平面导线的布设
二、洞内平面导线的观测
三、洞内高程测量
四、竖井高程导入测量
第十章 桥梁施工控制测量
第一节 平面控制网方案的选定及其布设
一、平面控制网方案的选定
二、平面控制网的布设
第二节 平面控制网的测量设计及观测
一、平面控制网的等级及精度
二、平面控制网的测量设计
三、平面控制网的观测…
第三节 平面控制网的平差
一、三边网平差
二、边角网平差
第四节 墩台定位测量
一、直接测定法
二、交 会 法
附 录
附录一 方向观测法度盘位置
附录二 光电测距仪发射、接收、照准三轴平行性
的检验
附录三 光电测距仪照准误差的检验
附录四 光电测距仪周期误差的检验
附录五 光电测距仪加常数和乘常数检验(含频
率检测及附加改正)
附录六 测边两端高差引起的平距差△Dh
数值表
附录七 正弦对数秒差表(角度非表列值时
可直线内插)
附录八 精密缓和曲线函数表
附录九 用数理统计方法处理观测数据
附录十 隧道导线网测量误差对贯通误差影响
值的严密估算方法
附录十一 Helmert趋近定权法在导线平差中
的应用
附录十二 导线网间接平差法
参考文献
· · · · · · (收起)

读后感

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用户评价

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《光电测距应用技术》这本书,对于我这样刚刚接触光电测距领域的研究生来说,简直是一本不可多得的宝藏。它以一种循序渐进的方式,将我从一个门外汉,逐步带入了光电测距的奇妙世界。书中对基础概念的解释非常到位,比如光程差、干涉原理、衍射效应等,都通过生动形象的比喻和图解,让我这个初学者也能迅速理解。更难得的是,它并没有止步于基础理论,而是很快就进入到了各种主流测距技术的介绍。我尤其对书中关于“相干光测距”的章节印象深刻,它详细介绍了不同类型的相干光测距技术,如外差法、零差法等,以及它们在测量精度、测量范围等方面的差异。书中还穿插了许多关于激光光源、探测器、信号处理等硬件和软件层面的技术讲解,这让我对整个测距系统的构成有了清晰的认识。而且,书中还提供了一些简化的算法示例,这对于我们进行初步的仿真和验证非常有帮助。总而言之,这本书为我打开了研究光电测距技术的大门,让我对未来的学习和研究充满了信心。

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坦白说,初拿到《光电测距应用技术》这本书时,我对其内容是抱有一定的期待,但没想到它能带给我如此大的惊喜。这本书的结构安排非常合理,从最基础的光学原理出发,逐步深入到各种主流的光电测距技术,如激光测距、超声波测距、红外测距等,并对它们的工作原理、关键参数、适用范围进行了细致的剖析。最让我印象深刻的是,作者并没有停留在理论层面,而是花了大量的篇幅去探讨这些技术在实际工程中的应用。例如,在智能交通领域,书中详细介绍了如何利用激光雷达和图像传感器实现车辆检测、车距测量和交通流量统计;在工业自动化领域,则展示了如何将光电测距技术应用于机器人导航、避障以及物料输送等环节。书中对于一些复杂问题的讲解,比如如何克服环境光干扰、如何处理信号衰减问题,都给出了非常实用和具有操作性的建议。我特别喜欢其中关于“测距系统可靠性设计”的章节,它让我认识到,一个优秀的光电测距系统,不仅要有高的测量精度,更要有强大的鲁棒性和稳定性,能够应对各种意想不到的工况。这本书无疑为我提供了一个非常全面和深入的视角来理解和应用光电测距技术。

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最近有幸拜读了《光电测距应用技术》,这本书给我留下了极其深刻的印象。它并非一本枯燥的技术手册,而更像是一位经验丰富的工程师在娓娓道来,将晦涩的光电测距原理和复杂的工程实践,用一种清晰、逻辑严谨且易于理解的方式呈现出来。从基础的光学元件特性分析,到不同测距方法的理论推导,再到实际应用场景下的方案设计,本书都进行了详尽的阐述。我尤其欣赏书中对于各类测距传感器的优缺点对比分析,以及针对不同应用环境(如恶劣天气、复杂地形)提出的解决方案。书中大量的图示和表格,极大地帮助我可视化抽象概念,例如在讲解激光雷达的扫描机制时,配合清晰的二维、三维点云图,让我瞬间豁然开朗。书中对误差分析和精度提升的章节,更是让我受益匪浅,它不仅教会了我如何识别和量化误差,更提供了切实可行的技术手段来规避和减小误差,这对于我正在进行的一个精密测量项目至关重要。虽然我对光电测距领域并非完全陌生,但通过这本书,我仿佛打开了一扇新的大门,对其中的奥秘有了更深层次的理解。它不仅仅是技术知识的灌输,更是一种解决问题思路的启迪。

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作为一名在自动化领域摸爬滚打多年的工程师,我深知技术书籍的价值在于其理论与实践的结合度。《光电测距应用技术》这本书,在这方面做得相当出色。它不仅仅是理论的罗列,更重要的是,它将理论知识与实际工程项目紧密地联系起来。书中提供了大量来自真实项目的设计案例和技术挑战,并通过深入浅出的分析,揭示了在实际应用中可能遇到的各种问题,以及相应的解决策略。例如,在讲解飞秒激光测距技术时,书中就详细分析了其在精密加工和纳米级测量中的应用,并给出了如何优化脉冲宽度、如何减少热效应等关键技术细节。此外,书中对不同测距方法的成本效益分析也非常有价值,它帮助读者在选择技术方案时,不仅考虑性能,还能兼顾经济性。我特别欣赏书中关于“传感器融合”的章节,它阐述了如何将多种光电测距技术以及其他传感器(如IMU、GPS)进行有效融合,以提升整体系统的精度、鲁棒性和功能性。这本书的语言风格专业而不失生动,图文并茂,使得即便是一些比较前沿的技术,也能被读者较为轻松地理解和掌握。

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《光电测距应用技术》这本书,在我看来,更像是一份指导我们如何“看”世界的指南。它不仅仅是教我们如何测量距离,更是让我们理解距离背后的光学原理和工程实践。书中关于“非接触式测量”的讨论,让我认识到光电测距技术在现代工业和社会发展中的不可替代性。从高精度工业检测到广阔的地理测绘,再到无人驾驶和智能机器人,几乎所有需要精确感知空间信息的领域,都能看到光电测距的身影。书中对不同应用场景下的测距技术选择提供了详尽的指导,比如在高速运动目标测量时,如何选择响应速度快的传感器;在远距离目标测量时,如何克服大气湍流效应。我特别喜欢书中关于“多传感器协同”的章节,它揭示了如何通过整合不同类型的光电测距技术,以及与其他传感器(如惯性测量单元、视觉传感器)进行融合,来构建更强大、更智能的测距系统。这本书的编写风格严谨而不失亲和力,既有严密的理论推导,又有贴近实际的工程案例,对于希望深入了解光电测距技术并将其应用于实际的读者来说,无疑是一本极具价值的参考书。

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