形成限定第一相對(duì)參考系的網(wǎng)格的方法
【專(zhuān)利摘要】將多個(gè)調(diào)制的線(xiàn)從第一對(duì)象投影進(jìn)入空間來(lái)形成限定第一相對(duì)參考系的網(wǎng)格的方法（100），該方法（100）包括將水平網(wǎng)格線(xiàn)和垂直網(wǎng)格線(xiàn)從該第一對(duì)象同時(shí)投影進(jìn)入空間來(lái)形成網(wǎng)格線(xiàn)集（102），將水平網(wǎng)格線(xiàn)和垂直網(wǎng)格線(xiàn)分別調(diào)制來(lái)攜帶第一和第二網(wǎng)格字（104和106）。
【專(zhuān)利說(shuō)明】形成限定第一相對(duì)參考系的網(wǎng)格的方法

【背景技術(shù)】
[0001]相對(duì)導(dǎo)航系統(tǒng)對(duì)于例如在倉(cāng)庫(kù)或工廠(chǎng)環(huán)境、空中加油和空間對(duì)接等中的例如自主運(yùn)載工具導(dǎo)航等各種應(yīng)用是有用的。在一些應(yīng)用中，僅要求兩個(gè)對(duì)象之間的間距。在其他應(yīng)用中，要求兩個(gè)對(duì)象之間的間距和相對(duì)姿態(tài)(俯仰、偏航和滾動(dòng))兩者。在這樣的應(yīng)用中，高可靠性和低成本是可期望的。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0002]在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明涉及將多個(gè)調(diào)制的線(xiàn)從網(wǎng)格發(fā)生器10投影進(jìn)入空間來(lái)形成限定第一相對(duì)參考系的網(wǎng)格的方法，該方法包括將水平網(wǎng)格線(xiàn)和垂直網(wǎng)格線(xiàn)從該網(wǎng)格發(fā)生器10同時(shí)投影進(jìn)入空間來(lái)形成網(wǎng)格線(xiàn)集，將水平網(wǎng)格線(xiàn)和垂直網(wǎng)格線(xiàn)分別調(diào)制來(lái)攜帶第一和第二網(wǎng)格字，并且其中水平網(wǎng)格線(xiàn)和垂直網(wǎng)格線(xiàn)能被第二對(duì)象唯一識(shí)別來(lái)幫助檢測(cè)水平網(wǎng)格線(xiàn)和垂直網(wǎng)格線(xiàn)中的每個(gè)。
[0003]提供一種將多個(gè)調(diào)制的線(xiàn)從網(wǎng)格發(fā)生器(10、200、300、400)投影進(jìn)入空間來(lái)形成限定第一相對(duì)參考系的網(wǎng)格(14、16)的方法(100)，所述方法包括:
將水平網(wǎng)格線(xiàn)和垂直網(wǎng)格線(xiàn)(22、24、32、34和18、20、28、30)從所述網(wǎng)格發(fā)生器(10、
200,300,400)同時(shí)投影(102)進(jìn)入空間來(lái)形成網(wǎng)格線(xiàn)集；
將所述水平網(wǎng)格線(xiàn)(22、24、32、34)調(diào)制(104)來(lái)攜帶由多個(gè)調(diào)制位組成的第一網(wǎng)格字，以通過(guò)所調(diào)制的第一網(wǎng)格字識(shí)別所述網(wǎng)格內(nèi)的所述水平網(wǎng)格線(xiàn)(22、24、32、34)；
將所述垂直網(wǎng)格線(xiàn)(18、20、28、30)調(diào)制(106)來(lái)攜帶由多個(gè)調(diào)制位組成的不同于所述第一網(wǎng)格字的第二網(wǎng)格字，以通過(guò)所調(diào)制的第二網(wǎng)格字識(shí)別所述網(wǎng)格內(nèi)的所述垂直網(wǎng)格線(xiàn)(18、20、28、30)；
其中所述水平網(wǎng)格線(xiàn)和垂直網(wǎng)格線(xiàn)(22、24、32、34和18、20、28、30)能被第二對(duì)象(28、220、320)唯一識(shí)別來(lái)幫助檢測(cè)所述水平網(wǎng)格線(xiàn)和垂直網(wǎng)格線(xiàn)中的每個(gè)。
[0004]優(yōu)選的，其中所述水平網(wǎng)格線(xiàn)和垂直網(wǎng)格線(xiàn)(22、24、32、34和18、20、28、30)重疊來(lái)形成所述網(wǎng)格(14、16)的一部分。
[0005]優(yōu)選的，所述方法進(jìn)一步包括順次同時(shí)投影另外的水平和垂直網(wǎng)格線(xiàn)(22、24、32、34和18、20、28、30)集來(lái)形成所述網(wǎng)格(14、16)另外的部分。
[0006]優(yōu)選的，其中另外的水平和垂直網(wǎng)格線(xiàn)(22、24、32、34和18、20、28、30)集在空間上彼此被物理分隔開(kāi)。
[0007]優(yōu)選的，其中所述水平網(wǎng)格線(xiàn)和垂直網(wǎng)格線(xiàn)(22、24、32、34和18、20、28、30)基于波長(zhǎng)唯一可識(shí)別，并且所述水平網(wǎng)格線(xiàn)(22、24、32、34)以第一波長(zhǎng)投影，并且所述垂直網(wǎng)格線(xiàn)(18、20、28、30)以第二波長(zhǎng)投影。
[0008]優(yōu)選的，其中所述水平網(wǎng)格線(xiàn)(22、24、32、34)由第一束發(fā)生器(206)以第一波長(zhǎng)投影，并且所述垂直網(wǎng)格線(xiàn)(18、20、28、30)由第二束發(fā)生器(208)以第二波長(zhǎng)投影。
[0009]優(yōu)選的，其中由所述第二對(duì)象(220)的檢測(cè)利用使所述第一波長(zhǎng)通過(guò)的第一光學(xué)濾波器(222)和使所述第二波長(zhǎng)通過(guò)的第二光學(xué)濾波器(224)。
[0010]優(yōu)選的，其中所述水平網(wǎng)格線(xiàn)和垂直網(wǎng)格線(xiàn)(22、24、32、34和18、20、28、30)基于偏振唯一可識(shí)別。
[0011]優(yōu)選的，其中所述水平網(wǎng)格線(xiàn)和垂直網(wǎng)格線(xiàn)(22、24、32、34和18、20、28、30)中的一個(gè)用具有第一取向的偏振電場(chǎng)投影，并且所述水平網(wǎng)格線(xiàn)和垂直網(wǎng)格線(xiàn)(22、24、32、34和18、20、28、30)中的另一個(gè)用具有不同于所述第一取向的第二取向的偏振電場(chǎng)投影。
[0012]優(yōu)選的，其中所述第一取向是水平和垂直中的一個(gè)，并且所述第二取向是水平和垂直中的另一個(gè)。
[0013]優(yōu)選的，其中由所述第二對(duì)象(320)的檢測(cè)對(duì)水平偏振利用第一線(xiàn)偏振器-檢測(cè)器(322、326 )并且對(duì)垂直偏振利用第二線(xiàn)偏振器-檢測(cè)器(324、328 )。
[0014]優(yōu)選的，其中所述水平網(wǎng)格線(xiàn)和垂直網(wǎng)格線(xiàn)(22、24、32、34和18、20、28、30)中的一個(gè)用右手圓偏振電場(chǎng)投影，并且所述水平網(wǎng)格線(xiàn)和垂直網(wǎng)格線(xiàn)(22、24、32、34和18、20、
28,30)中的另一個(gè)用左手圓偏振電場(chǎng)投影。
[0015]優(yōu)選的，其中同時(shí)投影所述水平網(wǎng)格線(xiàn)和垂直網(wǎng)格線(xiàn)(22、24、32、34和18、20、28、30)包括用發(fā)射單個(gè)光束的照明源(306、406)投影所述水平和垂直網(wǎng)格線(xiàn)(22、24、32、34和
18、20、28、30)。
[0016]優(yōu)選的，所述方法進(jìn)一步包括使所述單個(gè)光束通過(guò)束成形器(442 )。
[0017]優(yōu)選的，其中所述照明源是激光器(440 )。
[0018]優(yōu)選的，所述方法進(jìn)一步包括利用檢流計(jì)(444)掃描所述單個(gè)光束來(lái)形成所述水平和垂直網(wǎng)格線(xiàn)(22、24、32、34和18、20、28、30)中的至少一個(gè)。
[0019]優(yōu)選的，所述方法進(jìn)一步包括利用偏振分束器(408)分割所述單個(gè)束來(lái)從所述單個(gè)束形成偏振水平網(wǎng)格線(xiàn)和偏振垂直網(wǎng)格線(xiàn)(22、24、32、34和18、20、28、30 )。
[0020]優(yōu)選的，所述方法進(jìn)一步包括利用鏡(450和452)來(lái)將所述偏振水平網(wǎng)格線(xiàn)和偏振垂直網(wǎng)格線(xiàn)(22、24、32、34和18、20、28、30)沿相同平面引導(dǎo)。
[0021]優(yōu)選的，其中使用左手圓偏振器(414)來(lái)進(jìn)一步偏振所述偏振水平網(wǎng)格線(xiàn)，并且使用右手圓偏振器(410)來(lái)進(jìn)一步偏振所述偏振垂直網(wǎng)格線(xiàn)。
[0022]優(yōu)選的，其中由所述第二對(duì)象(38、320)的檢測(cè)對(duì)右手圓偏振光利用第一線(xiàn)偏振器-檢測(cè)器并且對(duì)左手圓偏振光利用第二線(xiàn)偏振器-檢測(cè)器。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0023]在圖中:
圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的從網(wǎng)格發(fā)生器(其能夠投影網(wǎng)格)投影進(jìn)入空間的網(wǎng)格的示范性視圖。
[0024]圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的將水平網(wǎng)格線(xiàn)和垂直網(wǎng)格線(xiàn)從網(wǎng)格發(fā)生器同時(shí)投影進(jìn)入空間的方法的流程圖。
[0025]圖3是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的能夠同時(shí)投影唯一可識(shí)別的水平網(wǎng)格線(xiàn)和垂直網(wǎng)格線(xiàn)的網(wǎng)格發(fā)生器的示意圖。
[0026]圖4是根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的能夠同時(shí)投影唯一可識(shí)別的水平網(wǎng)格線(xiàn)和垂直網(wǎng)格線(xiàn)的網(wǎng)格發(fā)生器的示意圖。
[0027]圖5是根據(jù)本發(fā)明的再另一個(gè)實(shí)施例的能夠同時(shí)投影唯一可識(shí)別的水平網(wǎng)格線(xiàn)和垂直網(wǎng)格線(xiàn)的網(wǎng)格發(fā)生器的示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0028]圖1圖示網(wǎng)格發(fā)生器10，其將例如多個(gè)相交線(xiàn)等網(wǎng)格投影進(jìn)入傳送場(chǎng)12內(nèi)的空間。如圖示的，該投影的網(wǎng)格包括相交線(xiàn)。在離該網(wǎng)格發(fā)生器10某個(gè)距離處，這些相交線(xiàn)在空間中被觀察為網(wǎng)格，其中網(wǎng)格的大小隨遠(yuǎn)離該網(wǎng)格發(fā)生器10而不斷增加。
[0029]為了描述的目的，網(wǎng)格發(fā)生器10可認(rèn)為大致上在圖示坐標(biāo)系的y方向上投影相交線(xiàn)。如果一個(gè)人要在離網(wǎng)格發(fā)生器10某個(gè)距離R1處的X-Z平面中觀察相交線(xiàn)的投影，他將觀察到第一網(wǎng)格14。如果一個(gè)人要在x-z平面中距離R2 (其比第一距離R1更大)處觀察相交線(xiàn)的相同投影，他將觀察到比第一網(wǎng)格14顯得相對(duì)更大的第二網(wǎng)格16。
[0030]在離網(wǎng)格發(fā)生器10距離R1處的第一網(wǎng)格14在水平方向上由第一垂直線(xiàn)18和第二垂直線(xiàn)20空間上約束。在第一垂直線(xiàn)18和第二垂直線(xiàn)20之間在空間和時(shí)間上存在有產(chǎn)生的多個(gè)垂直線(xiàn)。在離網(wǎng)格發(fā)生器10距離R1處的第一網(wǎng)格14在垂直方向上由第一水平線(xiàn)22和第二水平線(xiàn)24空間上約束。在第一水平線(xiàn)22和第二水平線(xiàn)24之間在空間和時(shí)間上存在有多個(gè)水平線(xiàn)。距離R1可以是第一網(wǎng)格14和網(wǎng)格發(fā)生器10之間的任意距離。為了方便，距離在如示出的第一網(wǎng)格14上的點(diǎn)26和網(wǎng)格發(fā)生器10之間確定。
[0031]在離網(wǎng)格發(fā)生器10距離R2處的第二網(wǎng)格16實(shí)際上與第一網(wǎng)格14相同，但在比第一網(wǎng)格14離網(wǎng)格發(fā)生器10更遠(yuǎn)的距離處。第二網(wǎng)格16在水平方向上由第二網(wǎng)格16的第一垂直線(xiàn)28和第二網(wǎng)格16的第二垂直線(xiàn)30空間上約束。在第二網(wǎng)格16的第一垂直線(xiàn)28和第二網(wǎng)格16的第二垂直線(xiàn)30之間在空間和時(shí)間上存在有產(chǎn)生的多個(gè)垂直線(xiàn)。在離網(wǎng)格發(fā)生器10距離R2處的第二網(wǎng)格16在垂直方向上由第二網(wǎng)格16的第一水平線(xiàn)32和第二網(wǎng)格16的第二水平線(xiàn)34空間上約束。在第二網(wǎng)格16的第一水平線(xiàn)32和第二網(wǎng)格的第二水平線(xiàn)34之間在空間和時(shí)間上存在有多個(gè)水平線(xiàn)。示出第二網(wǎng)格16上的點(diǎn)36。
[0032]網(wǎng)格14和16的相似性在投影網(wǎng)格線(xiàn)的情況下變得明顯，其中第二網(wǎng)格16由形成第一網(wǎng)格14相同的線(xiàn)形成，除了第二網(wǎng)格16在離網(wǎng)格發(fā)生器10更遠(yuǎn)的距離處觀察到，使第二網(wǎng)格16比第一網(wǎng)格顯得更大。在該意義上，第二網(wǎng)格16是由網(wǎng)格發(fā)生器10在距離R2處產(chǎn)生的網(wǎng)格線(xiàn)的外觀，而第一網(wǎng)格14是距離R1處網(wǎng)格線(xiàn)的外觀。
[0033]網(wǎng)格14和16可具有任何數(shù)量的線(xiàn)。如圖示的，它們由十條垂直線(xiàn)乘十條水平線(xiàn)組成。由較大數(shù)量的相交線(xiàn)組成的網(wǎng)格可對(duì)固定傳送場(chǎng)12和離網(wǎng)格發(fā)生器10的距離導(dǎo)致比由較少數(shù)量的相交線(xiàn)組成的網(wǎng)格改進(jìn)的檢測(cè)角分辨率。網(wǎng)格線(xiàn)14和16描繪為正方形，但這不是本發(fā)明的方法和設(shè)備的要求。網(wǎng)格可以是任意形狀，包括矩形、橢圓形或圓形。此夕卜，網(wǎng)格14和16的相交線(xiàn)描繪為正交的；然而，這不是本發(fā)明的方法和設(shè)備的要求。相交線(xiàn)之間的角在網(wǎng)格的不同部分可是直角、銳角或鈍角。
[0034]盡管示出的示例使用笛卡爾坐標(biāo)，可使用任何適當(dāng)?shù)淖鴺?biāo)系用于網(wǎng)格發(fā)生和網(wǎng)格檢測(cè)，包括極、圓柱或球面坐標(biāo)系。例如，為了形成可按照極坐標(biāo)表示的網(wǎng)格，一系列同心圓和從那些圓的中心射出的線(xiàn)可由網(wǎng)格發(fā)生器投影進(jìn)入空間。
[0035]檢測(cè)器模塊38可位于網(wǎng)格發(fā)生器10的傳送場(chǎng)12內(nèi)，使該檢測(cè)器模塊38能夠“看見(jiàn)”網(wǎng)格。檢測(cè)器模塊38可采用任何適合的方式配置來(lái)“看見(jiàn)”網(wǎng)格。
[0036]在當(dāng)前系統(tǒng)中，水平和垂直激光束掃描交替。更具體地，首先水平激光線(xiàn)橫跨視場(chǎng)掃描然后垂直線(xiàn)水平掃描，并且循環(huán)重復(fù)。由于這些線(xiàn)中的每條橫跨空間掃描，光在垂直和水平掃描中的每個(gè)掃描期間用與光的位置同步的唯一代碼調(diào)制。這描述了點(diǎn)的二維網(wǎng)格，其中每個(gè)點(diǎn)由產(chǎn)生于連續(xù)水平和垂直掃描的水平和垂直分量唯一表示。
[0037]本發(fā)明的實(shí)施例包括將多個(gè)調(diào)制的線(xiàn)從網(wǎng)格發(fā)生器投影進(jìn)入空間來(lái)形成限定第一相對(duì)參考系的網(wǎng)格。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，圖2圖示方法100，其可用于將網(wǎng)格投影進(jìn)入空間。將理解術(shù)語(yǔ)“空間”不限于外部空間，并且網(wǎng)格可被投影進(jìn)入包括室內(nèi)和室外兩者的任何適合的空間。該方法100在102開(kāi)始，其中將水平網(wǎng)格線(xiàn)和垂直網(wǎng)格線(xiàn)從網(wǎng)格發(fā)生器同時(shí)投影進(jìn)入空間來(lái)形成網(wǎng)格線(xiàn)集。水平網(wǎng)格線(xiàn)和垂直網(wǎng)格線(xiàn)能被第二對(duì)象唯一識(shí)別來(lái)幫助檢測(cè)水平網(wǎng)格線(xiàn)和垂直網(wǎng)格線(xiàn)中的每個(gè)。這可采用任何適合的方式進(jìn)行，包括通過(guò)線(xiàn)的波長(zhǎng)或偏振可使它們唯一可識(shí)別的非限制性示例。水平網(wǎng)格線(xiàn)和垂直網(wǎng)格線(xiàn)可重疊來(lái)形成網(wǎng)格的一部分。
[0038]在104水平網(wǎng)格線(xiàn)可調(diào)制來(lái)攜帶由多個(gè)調(diào)制位組成的第一網(wǎng)格字，以通過(guò)調(diào)制的網(wǎng)格字識(shí)別網(wǎng)格內(nèi)的水平網(wǎng)格線(xiàn)，并且在106調(diào)制垂直網(wǎng)格線(xiàn)來(lái)攜帶由多個(gè)調(diào)制位組成的第二網(wǎng)格字，以通過(guò)調(diào)制的網(wǎng)格字識(shí)別網(wǎng)格內(nèi)的垂直網(wǎng)格線(xiàn)。水平和垂直網(wǎng)格字如果它們從相同的源調(diào)制則在時(shí)間上可是相同的。因?yàn)槊總€(gè)網(wǎng)格線(xiàn)在空間不同的方向上掃過(guò)，檢測(cè)器一般將看見(jiàn)兩個(gè)不同的字，除非在網(wǎng)格的對(duì)角線(xiàn)上(其中它們是相同的，例如在原點(diǎn)處(0，0))。
[0039]例如，通過(guò)網(wǎng)格字，意味網(wǎng)格的結(jié)構(gòu)或特性提供可由檢測(cè)器模塊讀取或檢測(cè)的數(shù)據(jù)或信息。另外，網(wǎng)格字可以由任何數(shù)量的位組成，包括任何數(shù)量的起始或停止位，數(shù)據(jù)位，或錯(cuò)誤檢查、校正或奇偶校驗(yàn)位。這些數(shù)據(jù)位可用唯一次序的位將垂直和水平線(xiàn)編碼。當(dāng)由檢測(cè)器模塊檢測(cè)到這些位并且由處理器、微控制器或其他電路處理時(shí)，可以確定在網(wǎng)格內(nèi)的位置。任何數(shù)量的已知調(diào)制方法可以用于將網(wǎng)格字編碼到水平網(wǎng)格線(xiàn)和垂直網(wǎng)格線(xiàn)上，其包括但不限于調(diào)幅(AM)、調(diào)頻(FM)、正交調(diào)幅(QAM)或其的組合。將網(wǎng)格字編碼的一個(gè)方式是通過(guò)調(diào)制用于形成線(xiàn)的束。調(diào)制可通過(guò)改變束的強(qiáng)度和/或以某個(gè)周期阻擋束而達(dá)成。
[0040]將理解形成網(wǎng)格的方法是靈活的，并且圖示的方法100僅僅用于說(shuō)明的目的。例如，描繪的步驟的次序僅用于說(shuō)明的目的，并且不意味采用任何方式限制方法100，因?yàn)槔斫膺@些步驟可采用不同的邏輯順序進(jìn)行，或者可包括另外的或插入的步驟而不減損本發(fā)明的實(shí)施例。例如，方法100可包括順次同時(shí)投影另外的水平和垂直網(wǎng)格線(xiàn)集來(lái)形成網(wǎng)格另外的部分。這些另外的水平和垂直網(wǎng)格線(xiàn)集可在空間上彼此被物理分隔開(kāi)。這樣另外的線(xiàn)也可被調(diào)制。相交投影線(xiàn)中的每條可以不同地編碼或者編組相交線(xiàn)可以相似地編碼。
[0041]圖3圖示能夠根據(jù)方法100的實(shí)施例操作的網(wǎng)格發(fā)生器200。網(wǎng)格調(diào)制器202、定時(shí)模塊204、第一束發(fā)生器206、第二束發(fā)生器208、水平束掃描器210和垂直束掃描器212可包括在該網(wǎng)格發(fā)生器200中。該第一束發(fā)生器206和第二束發(fā)生器208可各自包括任何適合的照明源并且包括該照明源的束成形器可包括激光器。在圖示的示例中，水平網(wǎng)格線(xiàn)和垂直網(wǎng)格線(xiàn)基于波長(zhǎng)唯一可識(shí)別。更具體地，水平網(wǎng)格線(xiàn)由第一束發(fā)生器206以第一波長(zhǎng)投影，并且垂直網(wǎng)格線(xiàn)由第二束發(fā)生器208以第二波長(zhǎng)投影。
[0042]第二對(duì)象或檢測(cè)器模塊220包括第一光學(xué)濾波器222 (其使第一波長(zhǎng)通過(guò))和第二光學(xué)濾波器224 (其使第二波長(zhǎng)通過(guò))。在圖示的示例中，水平檢測(cè)器226操作耦合于第一光學(xué)濾波器222，并且垂直檢測(cè)器228操作耦合于第二光學(xué)濾波器224。處理器230也可包括在檢測(cè)器模塊220中并且可與水平檢測(cè)器226和垂直檢測(cè)器228操作耦合。該處理器230可是任何適合的處理器，其能夠解調(diào)和處理從水平檢測(cè)器226和垂直檢測(cè)器228接收的信號(hào)，使得它可確定由網(wǎng)格發(fā)生器200輸出的網(wǎng)格內(nèi)的位置。
[0043]在操作期間，網(wǎng)格發(fā)生器200可同時(shí)輸出處于第一波長(zhǎng)的水平網(wǎng)格線(xiàn)和處于第二波長(zhǎng)的垂直網(wǎng)格線(xiàn)。更具體地，網(wǎng)格調(diào)制器202可能夠調(diào)制從第一束發(fā)生器206和第二束發(fā)生器208兩者發(fā)射的束。定時(shí)模塊204可控制網(wǎng)格調(diào)制器202、水平束掃描器210和垂直束掃描器212的定時(shí)。具有第一波長(zhǎng)的束可從第一束發(fā)生器206發(fā)射并且可由水平束掃描器210掃描來(lái)形成線(xiàn)。相似地，具有第二波長(zhǎng)的束可從第二束發(fā)生器208發(fā)射并且可由垂直束掃描器212掃描來(lái)形成線(xiàn)。
[0044]因?yàn)槊織l掃描的水平網(wǎng)格線(xiàn)和垂直網(wǎng)格線(xiàn)是不同的波長(zhǎng)，每條可以由檢測(cè)器模塊220彼此分開(kāi)。更具體地，水平檢測(cè)器226和垂直檢測(cè)器228可各自使用對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)濾波器222和224來(lái)阻擋對(duì)應(yīng)于一個(gè)束的波長(zhǎng)但不是另一個(gè)。這允許從網(wǎng)格發(fā)生器200發(fā)射的兩個(gè)束同時(shí)掃描而不干擾，只要每個(gè)束由具有對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)濾波器222和224的檢測(cè)器模塊220檢測(cè)即可。
[0045]圖4圖示能夠根據(jù)方法100的實(shí)施例操作的網(wǎng)格發(fā)生器300。網(wǎng)格調(diào)制器302、定時(shí)模塊304、束發(fā)生器306、分束器308、第一偏振器310、水平束掃描器312、第二偏振器314和垂直束掃描器316可包括在該網(wǎng)格發(fā)生器300中。網(wǎng)格調(diào)制器302可操作耦合于束發(fā)生器306來(lái)調(diào)制從其發(fā)射的束。束發(fā)生器306可包括任何適合的照明源并且包括該照明源的束成形器可包括激光器。
[0046]網(wǎng)格發(fā)生器300能夠投影基于偏振唯一可識(shí)別的水平網(wǎng)格線(xiàn)和垂直網(wǎng)格線(xiàn)。更具體地，水平網(wǎng)格線(xiàn)和垂直網(wǎng)格線(xiàn)可用具有第一取向的偏振電場(chǎng)投影，并且水平網(wǎng)格線(xiàn)和垂直網(wǎng)格線(xiàn)中的另一個(gè)用具有不同于該第一取向的第二取向的偏振電場(chǎng)投影。第一偏振器310和第二偏振器314可是任何適合的偏振器,包括線(xiàn)偏振器或圓偏振器。光的這樣的偏振狀態(tài)可用于提供所需要的分開(kāi)，以便水平網(wǎng)格線(xiàn)和垂直網(wǎng)格線(xiàn)同時(shí)投影而不彼此干擾。
[0047]當(dāng)術(shù)語(yǔ)偏振在該描述中使用時(shí)，它意指當(dāng)光波傳播時(shí)如由它的電場(chǎng)的取向限定的光的偏振狀態(tài)。光偏振狀態(tài)可在兩個(gè)取向上變化任意期望的變化程度。然而，為了容易使用，兩個(gè)不同的取向可選擇為正交對(duì)，使得一個(gè)偏振可用適當(dāng)設(shè)計(jì)的偏振濾波器或偏振器阻擋，并且仍然允許對(duì)應(yīng)的正交偏振被傳送。
[0048]水平網(wǎng)格線(xiàn)和垂直網(wǎng)格線(xiàn)中的一個(gè)可用具有第一取向的偏振電場(chǎng)投影，并且水平網(wǎng)格線(xiàn)和垂直網(wǎng)格線(xiàn)中的另一個(gè)用具有不同于該第一取向的第二取向的偏振電場(chǎng)投影。例如，線(xiàn)偏振光可以使它的電場(chǎng)垂直或水平偏振。從而，第一取向可是水平的并且第二取向可是垂直的。因?yàn)閮蓚€(gè)電場(chǎng)矢量是垂直或正交的，它們不能彼此干擾。通過(guò)另外的示例，偏振光可以使它的電場(chǎng)圓偏振，使得光具有繞光傳播的軸線(xiàn)旋轉(zhuǎn)的電場(chǎng)矢量。正交偏振狀態(tài)具有順時(shí)針和逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的電場(chǎng)矢量，并且分別叫做右手圓偏振(RHCP)和左手圓偏振(LHCP)0
[0049]第二對(duì)象或檢測(cè)器模塊320包括第一偏振器322 (其可以使一個(gè)偏振狀態(tài)通過(guò)并且阻擋正交偏振)和第二偏振器324 (其可以使正交偏振通過(guò))。在圖示的示例中，水平檢測(cè)器326操作稱(chēng)合于第一偏振器322,并且垂直檢測(cè)器328操作稱(chēng)合于第二偏振器324。
[0050]將理解取決于使用的偏振，檢測(cè)器模塊320可包括適合的偏振器來(lái)分開(kāi)水平網(wǎng)格線(xiàn)和垂直網(wǎng)格線(xiàn)的檢測(cè)。例如，由檢測(cè)器模塊320的檢測(cè)可對(duì)水平偏振利用第一線(xiàn)偏振器-檢測(cè)器并且對(duì)垂直偏振利用第二線(xiàn)偏振器-檢測(cè)器。對(duì)于線(xiàn)偏振光，偏振器322和324必須與電場(chǎng)矢量對(duì)齊，以便使一個(gè)線(xiàn)偏振通過(guò)并且阻擋正交偏振中的全部。圓偏振可能是更有用的，因?yàn)樗鼈儗?duì)繞光軸的旋轉(zhuǎn)不敏感。更具體地，當(dāng)使用線(xiàn)偏振和偏振器時(shí)，必須維持適當(dāng)?shù)娜∠騺?lái)保持偏振被分開(kāi)。例如，如果一個(gè)對(duì)象水平傳送偏振光，并且第二個(gè)對(duì)象具有兩個(gè)線(xiàn)偏振器/檢測(cè)器組合:一個(gè)用于水平偏振并且一個(gè)用于垂直偏振光并且如果第二對(duì)象繞光軸滾動(dòng)，那么兩個(gè)偏振器/檢測(cè)器將各自看見(jiàn)水平和垂直偏振的傳送束的分量，并且將會(huì)失去要求的兩束分開(kāi)。那么，圓偏振而不是線(xiàn)偏振可能是更有用的。
[0051]在圖示的示例中，如果第一偏振器310是RHCP偏振器并且第二偏振器314是LHCP，那么第一偏振器322可是RHCP并且第二偏振器可是LHCP。采用該方式，對(duì)應(yīng)的右手和左手圓偏振器用于水平和垂直束傳送器輸出和對(duì)應(yīng)的檢測(cè)器輸入。由于偏振束的正交性質(zhì)這保持水平和垂直網(wǎng)格線(xiàn)分開(kāi)，并且允許兩個(gè)束的同時(shí)傳送。處理器330也可包括在檢測(cè)器模塊320中并且可與水平檢測(cè)器326和垂直檢測(cè)器328操作耦合。該處理器330可是任何適合的處理器，其能夠解調(diào)和處理從水平檢測(cè)器326和垂直檢測(cè)器328接收的信號(hào)來(lái)確定由網(wǎng)格發(fā)生器300輸出的網(wǎng)格內(nèi)的位置。
[0052]在操作期間，照明源或束發(fā)生器306可發(fā)射單個(gè)光束。該單個(gè)光束然后可通過(guò)分束器308，其可將單個(gè)光束分割成兩個(gè)光束。每個(gè)光束然后可分別由第一偏振器310和第二偏振器314偏振。如果第一偏振器310是右手圓偏振器那么水平網(wǎng)格線(xiàn)可用右手圓偏振電場(chǎng)投影。相似地，如果第二偏振器314是左手圓偏振器那么垂直網(wǎng)格線(xiàn)可用左手圓偏振電場(chǎng)投影。這允許網(wǎng)格發(fā)生器300同時(shí)輸出能被檢測(cè)器模塊320唯一識(shí)別的水平網(wǎng)格線(xiàn)和垂直網(wǎng)格線(xiàn)。更具體地，水平檢測(cè)器326和垂直檢測(cè)器328可各自使用對(duì)應(yīng)的圓偏振器322和324來(lái)阻擋對(duì)應(yīng)于一個(gè)束的傳送場(chǎng)，但不是另一個(gè)。這允許兩個(gè)束同時(shí)掃描而不干擾，只要每個(gè)束由具有對(duì)應(yīng)偏振器的檢測(cè)器檢測(cè)即可。
[0053]圖5圖示能夠?qū)⒒谄窀髯晕ㄒ豢勺R(shí)別的水平網(wǎng)格線(xiàn)和垂直網(wǎng)格線(xiàn)同時(shí)投影進(jìn)入空間的備選網(wǎng)格發(fā)生器400。該網(wǎng)格發(fā)生器400包括與之前描述的網(wǎng)格發(fā)生器300相同的特征中的許多，并且因此，類(lèi)似的部件將用類(lèi)似的數(shù)字增加100識(shí)別，其中理解類(lèi)似部件的描述適用于該備選實(shí)施例，除非另外指出。
[0054]一個(gè)差異是束發(fā)生器406圖示為包括激光器440和束成形器442。此外，圖示具有鏡445和檢流計(jì)驅(qū)動(dòng)器446的檢流計(jì)444。該檢流計(jì)444可用于掃描來(lái)自束發(fā)生器406的單個(gè)光束來(lái)形成水平和垂直網(wǎng)格線(xiàn)中的至少一個(gè)。更具體地，該檢流計(jì)444可沿分束器408的部分掃描束。分束器408可是偏振立方分束器，其從單個(gè)束形成偏振水平網(wǎng)格線(xiàn)和偏振垂直網(wǎng)格線(xiàn)。同步器448可用于控制網(wǎng)格發(fā)生器400的調(diào)制、檢流計(jì)掃描速率和電子同步。另一個(gè)差異是包括了第一鏡450和第二鏡452。該第一和第二鏡450和452可用于將偏振水平網(wǎng)格線(xiàn)和偏振垂直網(wǎng)格線(xiàn)投影在相同平面內(nèi)并且在垂直于該平面的方向上。
[0055]在圖示的示例中，第一偏振器410可是右手圓偏振器使得垂直網(wǎng)格線(xiàn)可用右手圓偏振電場(chǎng)投影。相似地，第二偏振器414可是左手圓偏振器使得水平網(wǎng)格線(xiàn)可用左手圓偏振電場(chǎng)投影。采用該方式，左手圓偏振器414用于變換線(xiàn)偏振水平網(wǎng)格線(xiàn)并且右手圓偏振器410用于變換線(xiàn)偏振垂直網(wǎng)格線(xiàn)，成為它們相應(yīng)的圓偏振狀態(tài)。
[0056]在操作期間，激光器440形成通過(guò)束成形器442傳送的光束，并且從通過(guò)檢流計(jì)444而旋轉(zhuǎn)的鏡445反射。檢流計(jì)444完成空間束掃描功能。檢流計(jì)444自身能夠在僅一個(gè)方向上掃描，例如水平或垂直但不是兩個(gè)。
[0057]偏振分束器408在從旋轉(zhuǎn)檢流計(jì)444反射的束的路徑中。偏振分束器408將一個(gè)狀態(tài)的線(xiàn)偏振直接傳送通過(guò)偏振分束器408并且將正交線(xiàn)偏振狀態(tài)從偏振分束器408對(duì)角線(xiàn)界面反射90度偏轉(zhuǎn)角。在偏振分束器408上入射的激光被消偏振，或者激光被圓偏振，或者激光對(duì)于由偏振分束器408軸限定的入射平面偏振45度的偏振方位角，使得百分之五十的光將傳送通過(guò)偏振分束器408，并且百分之五十將在偏振分束器408對(duì)角線(xiàn)界面反射。兩個(gè)束現(xiàn)在在它們的傳播角度上分開(kāi)90度，束形狀在取向上是同一的，并且檢流計(jì)444掃描動(dòng)作在與它們尚開(kāi)偏振分束器408相同的方向上。
[0058]第一鏡450放置在傳送通過(guò)偏振分束器408的束的路徑中，具有45度的入射角，并且具有垂直于由偏振分束器408限定的入射平面的入射平面?？墒沟谝荤R450在圖示的示例中取向，使得掃描束朝觀看者傳送出圖頁(yè)面。掃描動(dòng)作從觀看者的視角將是垂直的。第二反射鏡452放置在從偏振分束器408對(duì)角線(xiàn)界面反射的束的路徑中，并且與第一鏡450相似取向，除了順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90度。可使第二鏡452取向，使得掃描束也從圖頁(yè)面往外反射。束具有水平的掃描動(dòng)作，并且束形狀也從垂直掃描束旋轉(zhuǎn)90度。從而，形成兩個(gè)平行束，其中每個(gè)在不同的方向上掃描:分別垂直的和水平的。對(duì)應(yīng)的束形狀也彼此旋轉(zhuǎn)90度。
[0059]如同較早描述的實(shí)施例，為了分開(kāi)兩個(gè)網(wǎng)格線(xiàn)中的信息，兩個(gè)束中的每個(gè)變換成圓和正交偏振狀態(tài)。這使用第一和第二圓偏振器410和414完成。每個(gè)束已經(jīng)由于偏振分束器408偏振，并且圓偏振可以通過(guò)使用在±45度取向的簡(jiǎn)單的λ/4波片形成。信號(hào)處理可用與上文描述的檢測(cè)器模塊320相似的檢測(cè)器模塊進(jìn)行。
[0060]上文描述的實(shí)施例提供多種益處，包括實(shí)施例允許兩個(gè)光束同時(shí)傳送來(lái)形成水平和垂直網(wǎng)格線(xiàn)。由于垂直和水平網(wǎng)格線(xiàn)是唯一可識(shí)別的，與當(dāng)前的連續(xù)手段相比這允許水平和垂直掃描兩者以同時(shí)的方式發(fā)生。這與當(dāng)前的實(shí)現(xiàn)相比提供增加兩倍的數(shù)據(jù)率，而不增加調(diào)制波形或檢測(cè)帶寬的頻率。
[0061]該書(shū)面描述使用示例來(lái)公開(kāi)本發(fā)明，其包括最佳模式，并且還使本領(lǐng)域內(nèi)任何技術(shù)人員能夠?qū)嵺`本發(fā)明，包括制作和使用任何裝置或系統(tǒng)并且執(zhí)行任何包含的方法。本發(fā)明的專(zhuān)利范圍由權(quán)利要求限定，并且可包括本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員想起的其他示例。這樣的其他示例如果它們具有不與權(quán)利要求的文字語(yǔ)言不同的結(jié)構(gòu)元件，或者如果它們包括與權(quán)利要求的文字語(yǔ)言無(wú)實(shí)質(zhì)區(qū)別的等同結(jié)構(gòu)元件則規(guī)定在權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
[0062]部件列表

【權(quán)利要求】
1.一種將多個(gè)調(diào)制的線(xiàn)從網(wǎng)格發(fā)生器(10、200、300、400)投影進(jìn)入空間來(lái)形成限定第一相對(duì)參考系的網(wǎng)格(14、16)的方法(100),所述方法包括: 將水平網(wǎng)格線(xiàn)和垂直網(wǎng)格線(xiàn)(22、24、32、34和18、20、28、30)從所述網(wǎng)格發(fā)生器(10、200,300,400)同時(shí)投影(102)進(jìn)入空間來(lái)形成網(wǎng)格線(xiàn)集； 將所述水平網(wǎng)格線(xiàn)(22、24、32、34)調(diào)制(104)來(lái)攜帶由多個(gè)調(diào)制位組成的第一網(wǎng)格字，以通過(guò)所調(diào)制的第一網(wǎng)格字識(shí)別所述網(wǎng)格內(nèi)的所述水平網(wǎng)格線(xiàn)(22、24、32、34)； 將所述垂直網(wǎng)格線(xiàn)(18、20、28、30)調(diào)制(106)來(lái)攜帶由多個(gè)調(diào)制位組成的不同于所述第一網(wǎng)格字的第二網(wǎng)格字，以通過(guò)所調(diào)制的第二網(wǎng)格字識(shí)別所述網(wǎng)格內(nèi)的所述垂直網(wǎng)格線(xiàn)(18、20、28、30)； 其中所述水平網(wǎng)格線(xiàn)和垂直網(wǎng)格線(xiàn)(22、24、32、34和18、20、28、30)能被第二對(duì)象(28、220、320)唯一識(shí)別來(lái)幫助檢測(cè)所述水平網(wǎng)格線(xiàn)和垂直網(wǎng)格線(xiàn)中的每個(gè)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述水平網(wǎng)格線(xiàn)和垂直網(wǎng)格線(xiàn)(22、24、32、34和18、20、28、30)重疊來(lái)形成所述網(wǎng)格(14、16)的一部分。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，進(jìn)一步包括順次同時(shí)投影另外的水平和垂直網(wǎng)格線(xiàn)(22、24、32、34和18、20、28、30)集來(lái)形成所述網(wǎng)格(14、16)另外的部分。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中另外的水平和垂直網(wǎng)格線(xiàn)(22、24、32、34和18、20、28.30)集在空間上彼此被物理分隔開(kāi)。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述水平網(wǎng)格線(xiàn)和垂直網(wǎng)格線(xiàn)(22、24、32、34和18、20、28、30)基于波長(zhǎng)唯一可識(shí)別，并且所述水平網(wǎng)格線(xiàn)(22、24、32、34)以第一波長(zhǎng)投影，并且所述垂直網(wǎng)格線(xiàn)(18、20、28、30)以第二波長(zhǎng)投影。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其中所述水平網(wǎng)格線(xiàn)(22、24、32、34)由第一束發(fā)生器(206)以第一波長(zhǎng)投影，并且所述垂直網(wǎng)格線(xiàn)(18、20、28、30)由第二束發(fā)生器(208)以第二波長(zhǎng)投影。
7.如權(quán)利要求5所述的方法，其中由所述第二對(duì)象(220)的檢測(cè)利用使所述第一波長(zhǎng)通過(guò)的第一光學(xué)濾波器(222)和使所述第二波長(zhǎng)通過(guò)的第二光學(xué)濾波器(224)。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述水平網(wǎng)格線(xiàn)和垂直網(wǎng)格線(xiàn)(22、24、32、34和18、20、28、30)基于偏振唯一可識(shí)別。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中所述水平網(wǎng)格線(xiàn)和垂直網(wǎng)格線(xiàn)(22、24、32、34和18、20.28.30)中的一個(gè)用具有第一取向的偏振電場(chǎng)投影，并且所述水平網(wǎng)格線(xiàn)和垂直網(wǎng)格線(xiàn)(22、24、32、34和18、20、28、30)中的另一個(gè)用具有不同于所述第一取向的第二取向的偏振電場(chǎng)投影。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中所述第一取向是水平和垂直中的一個(gè)，并且所述第二取向是水平和垂直中的另一個(gè)。
【文檔編號(hào)】G01C15/00GK104048652SQ201410089386
【公開(kāi)日】2014年9月17日 申請(qǐng)日期:2014年3月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月12日
【發(fā)明者】J.L.佩奇 申請(qǐng)人:通用電氣航空系統(tǒng)有限責(zé)任公司