CN102057248B - 用于检测激光束的定位装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及检测扇形激光束的光的定位装置和方法、以及包括定位装置的定位系统和发光装置，该发光装置发射扇形激光束，从而更容易和更快地发现激光束的光点。定位装置包括检测器，其用于检测绕传播轴以旋转方向旋转的扇形激光束的光并且具有两个按已知空间关系布置的检测器组件，用于在被照射时输出检测信号；以及位置确定单元，用于从检测器组件获得第一组检测信号，确定第一组检测信号之间的第一时间关系，以及基于第一时间关系确定检测器与传播轴之间的位置关系。

Description

用于检测激光束的定位装置和方法

技术领域

本发明涉及检测扇形激光束的光的定位装置和定位方法，以及包括定位装置的定位系统和发射扇形激光束的发光装置。

背景技术

使用各种勘测仪器来测量物体之间的距离和夹角。以此，几种传统的勘测仪器通过执行光电测量使用激光源来测量到物体的距离或物体的位置。

在测量距离或位置时，操作者必须检查激光源的激光束以期望的位置实际入射到物体物体上。然而，例如入射到墙上的激光光点通常很小，并且在Z模式下，远处的用户可能很难用肉眼或传统光电检测器发现激光光点。另外，激光束的强度随着距离增大而减小，使得来自墙壁的背向散射光的强度进一步减小。

因此，由于激光光点的小尺寸以及距激光源的距离的原因，可能很难并且有时甚至不可能用肉眼或者通过围绕光电检测器在目标区域内移动来发现激光光束。

而且，在诸如雪、雨和风之类的野外条件下发现小激光光点甚至更复杂，期望快速而可靠的检测。

因此，需要一种定位装置和定位方法，用于容易而快速地发现激光束的光点。

发明内容

根据一个实施例，一种定位装置包括：检测器，其用于检测绕传播轴以旋转方向旋转的扇形激光束的光并且具有按彼此已知的空间关系布置的至少两个检测器组件，用于在由扇形激光束照射时输出检测信号；以及位置确定单元，用于从检测器组件获得第一组检测信号，确定第一组检测信号之间的至少一个第一时间关系，以及基于第一时间关系确定检测器与传播轴之间的位置关系。因此，可以获得检测器与传播轴之间的位置关系，使得可以向传播轴，即向通过旋转的扇形激光束产生的光锥的旋转的中心轴移动检测器。或者，如果想要得到检测器的位置，可以把传播轴或激光发射的方向移向检测器。使用这种检测器允许可以通过检测器输出自动引导激光束，即在扇形激光束的情况下的激光束中心。而且，除了可见激光之外，还可以使用红外或近红外激光，因为存在若干小型而且低成本的激光源。例如，根据位置关系，可以确定检测器定位到扇形激光束中心，即传播轴的左侧或右侧，或者扇形激光束中心的上方或下方。

根据一个有利示例，从沿着第一直线布置的检测器组件获得第一组检测信号，并且位置确定单元适于从沿着第二直线布置的检测器组件获得第二组检测信号。而且，第一直线与第二直线彼此不平行并且位置确定单元确定第二组检测信号之间的至少一个第二时间关系。因此，除了基于沿着第一直线布置的检测器组件获得第一时间关系之外，还可以基于沿着第二直线布置的检测器组件获得第二时间关系，从而可以利用每一组来定义一个区域，其中相对于传播轴来定位检测器，从而由两个区域更具体地规定检测器与传播轴之间的位置关系。优选地，第一直线与第二直线相互垂直从而在设置有检测器的平面内定义象限。

根据另一有利示例，第一时间关系为第一组检测信号的第一时间序列并且位置确定单元适于确定与其上设置有检测器的传播轴相交的平面的至少两个线段中的一个。因此，可以定义与传播轴相交的平面的线段。例如，可以利用已知旋转方向和检测器组件第一次检测光的知识来确定检测器定位在由旋转扇形激光束产生的光锥的基部的右或左半圆段。

根据另一有利示例，第二时间关系为第二组检测信号的第二时间序列并且位置确定单元适于基于第一时间序列和第二时间序列确定与其上设置有检测器的传播轴相交的平面的至少四个线段中的一个。因此，除了第一时间序列之外，确定例如左或右半圆段，第二时间序列可以确定平面的上或下半圆段。因此，通过确定从第一时间序列和第二时间序列获得的两个半圆段的重叠部分，可以确定旋转扇形激光束所产生的光锥的基部的四个段中的一个，例如四分之一圆段。

根据另一有利示例，检测器包括至少三个检测器组件，在第一检测器组件与第二检测器组件之间的、具有第一预定长度的第一连接线与在第三检测器组件与第二检测器组件之间的、具有第二预定长度的第二连接线不平行；并且从第一和第二检测器组件获得第一组检测信号并且从第二和第三检测器组件获得第二组检测信号。因此，通过使用三个检测器组件，可以实现上述益处，即借助一次测量可以确定与设置有检测器的传播轴相交的平面的四个线段。

根据另一有利示例，位置确定单元适于利用具有第一方位的检测器获得第一组检测信号并且利用具有相对于第一方位旋转的第二方位的检测器获得第二组检测信号。因此，可以只使用两个检测器组件借助不同方位的两次测量对来自旋转的扇形激光束的光进行两次测量来实现与上述相同的优势。与以上类似地，两个方位优选地相互垂直。

根据另一有利示例，位置确定单元适于从同一检测器组件确定两个检测信号之间的重复时间间隔并且基于此确定扇形激光束的角频率。因此，通过例如在扇形激光束的180度旋转之后仅测量来自同一检测器组件的两个检测信号之间的时间，可以得到角速度。

根据另一有利示例，位置确定单元适于确定第一组检测信号之间的第一时间间隔以及第二组检测信号之间的第二时间间隔；基于扇形激光束的角速度和多个检测器组件的第一和第二时间间隔确定检测器组件之间的至少两个夹角；以及基于两个检测器组件夹角和检测器组件的空间关系确定检测器到传播轴的距离。因此，通过确定第一组检测器与第二组检测器之间的两个夹角，可以利用检测器组件之间的空间关系的知识确定检测器到传播轴的距离。从而，可以沿传播轴的方向将检测器移动这一距离或者期望的话可以将传播轴导向到检测器上，从而实现旋转激光束所产生的光锥的中心与检测器重叠。因此，由于到检测器的距离以及检测器与传播轴，即定位有检测器的线段之间的位置关系是已知的并且可以从定位装置传送到发出扇形激光束的激光发射器，所以也可以自动调整传播轴到检测器的方向。

根据另一有利示例，位置确定单元适于获得第三和第四组检测信号，激光发射器的扇形激光束的传播轴相对于用于获得第一组和第二组检测信号的传播轴的方位倾斜一定角度；确定第三组检测信号之间的第三时间间隔以及第四组检测信号之间的第四时间间隔；基于扇形激光束的角速度和多个检测器组件的第三和第四时间间隔确定检测器组件之间的另外两个夹角；基于另外两个检测器组件夹角和检测器组件的空间关系确定检测器到倾斜的传播轴的第二距离；以及基于所述距离和所述第二距离确定检测器相对于激光发射器的位置。因此，通过使用两个不同的传播轴方位执行两次测量，可以在无需激光发射器与检测器之间的大致距离的先前知识的情况下，借助简单方式获得检测器到激光发射器的距离以及激光发射器到传播轴与设置有检测器的平面的交点的距离。

根据另一有利示例，位置确定单元适于确定一个检测器组件相对于基准方位的基准夹角，以及基于所述基准夹角和检测器到传播轴的距离确定检测器相对于传播轴和基准方位的位置。因此，可以定义基准坐标系，例如与重力方向对齐的坐标系，从而得到检测器的绝对位置。

根据另一有利示例，检测器包括至少一个物位传感器，用于指示检测器在空间的至少一个基准方位。因此，物位传感器可以指示重力方向，从而可以定义可以与例如通过GPS得到的其他位置相比拟的在空间的绝对基准方位。

根据另一有利示例，定位装置还包括激光发射器，其用于发射绕传播轴，即激光发射轴以旋转方向旋转的扇形激光束。因此，可以定义确定在其检测器与激光发射器所发射的激光的传播轴之间的位置关系的定位装置与激光发射器自身之间的相互作用。例如，定位装置可以与激光发射器无线通信从而改变其传播轴或者增大或减小旋转的扇形激光束所产生的光锥的开度角。

根据另一实施例，一种方法包括：用检测器检测绕传播轴以旋转方向旋转的扇形激光束的光，所述检测器具有按彼此已知的空间关系布置的至少两个检测器组件，并且在由扇形激光束照射时输出检测信号；从检测器组件获得第一组检测信号；确定第一组检测信号之间的至少一个第一时间关系；以及基于第一时间关系确定检测器与传播轴之间的位置关系。因此，可以得到检测器与传播轴之间的位置关系，从而可以向传播轴，即如上所述的光锥的旋转轴上的旋转中心移动检测器。使用该方法允许可以通过检测器输出自动引导激光束。

根据另一实施例，一种定位系统包括激光发射器，其用于发射绕传播轴以旋转方向旋转的扇形激光束；检测器，其具有按彼此已知的空间关系布置的至少两个检测器组件，用于在由扇形激光束照射时输出检测信号；以及位置确定单元，用于从检测器组件获得第一组检测信号，确定第一组检测信号之间的至少一个第一时间关系，以及基于第一时间关系确定检测器与传播轴之间的位置关系。因此，可以实现包括激光发射器与位置确定单元之间的协作的如上所述的相同优势。

根据另一实施例，一种发光装置包括激光发射器，其用于发射绕传播轴以预定旋转方向旋转的扇形激光束。因此，由于激光光点的尺寸显著增大，尤其是在激光发射器与将在其上检测激光光点的物体之间的距离大时激光光点的尺寸显著增大，所以可以提供能由检测器更容易检测的激光束。

根据另一实施例，可以提供一种包括指令的程序，该指令适于使得数据处理装置执行具有上述特征的方法。

根据另一实施例，可以提供一种赋予程序的计算机可读介质，该程序使得计算机运行具有上述特征的方法。

根据另一实施例，可以提供一种包括计算机可读介质的计算机程序产品。

在权利要求中公开了本发明的另外的有利特征。

附图说明

图1示出了根据本发明的实施例的定位装置和激光发射器；

图2A和图2B更具体地示出了定位装置的检测器及其操作；

图3示出了根据本发明的实施例的用于确定位置关系的方法的操作；

图4示出了根据本发明的特定实施例的用于确定检测器位置的方法的操作；

图5示出了根据本发明的另一实施例的定位装置的另一检测器；

图6示出了用于说明如何可以确定检测器与传播轴之间的位置关系的示图；

图7示出了根据本发明的另一实施例的用于获得检测器与激光束的传播轴之间距离的方法的操作；

图8示出了根据本发明的特定实施例的检测器相对于扇形激光束的位置；

图9示出了更具体地说明图8所示的实施例的示图；

图10A和图10B示出了根据本发明的另一实施例的用于获得检测器相对于激光发射器的位置的传播轴的布置变化；以及

图11示出了根据本发明的实施例的位置确定单元和检测器的构成。

具体实施方式

参考附图描述本发明的优选实施例。注意，以下说明仅对示例进行约束而不应当认为对本发明的限制。

本发明的实施例总体上涉及获得定位装置的检测器与传播轴或激光束源，尤其是激光发射器所发射的扇形激光束的传播轴或激光束源之间的位置关系，该扇形激光束绕传播轴旋转。简言之，在该处理中，使用具有包括若干检测器组件的检测器的定位装置来定位旋转的扇形激光束。通常，激光束会在其旋转期间入射到检测器组件上以产生检测器信号，并且可以利用检测器信号的特性，例如，时间序列、时间关系等。例如，基于已知的旋转方向并且在从检测器组件获得由入射到其上的扇形激光束所生成的检测信号之间的时间关系之后，相对于扇形激光束的传播轴定位检测器。

这种检测例如可以用于向激光束的旋转中心移动检测器，从而确定检测器相对于激光束的旋转中心的位置。

图1示出了根据本发明的实施例的定位装置100的构成，包括检测器120和位置确定单元130。

检测器120检测激光发射器140的光。特别地，根据该实施例，检测器120检测绕传播轴以旋转方向旋转的扇形激光束的光。

例如，激光发射器140发射扇形激光束并且提供用于绕传播轴使得光束旋转的装置。具体地，激光发射器140可以是发光装置的一部分，可以在激光束中提供可旋转柱面透镜或其他可旋转衍射结构，诸如光栅或孔径，用于把激光束展成扇形。适当地布置柱面透镜以绕传播方向，即绕激光器的传播轴旋转。在旋转时，扇形激光束产生光锥，传播轴为旋转的中心轴。

随后可由定位装置100的检测器120检测扇形激光束的射出光，定位装置100的检测器120可以布置在远离激光发射器140的位置。检测器120包括至少两个检测器组件，例如图1所示的检测器组件A和检测器组件B。检测器组件A和B被布置成彼此已知的空间关系并且在扇形激光束照射时均可输出检测信号。

可以通过任何已知的光电检测器，诸如光电二极管、雪崩光电二极管或电荷耦合器件(CCD)(多个)组件来实现检测器组件。

一旦在一个或多个检测器组件处检测到扇形激光束的光，检测器120就可以把一个或多个检测信号输出到位置确定单元(PDU)130，例如可以在图1看出的那样。

位置确定单元130起到控制器和处理器的作用并且可以通过硬件装置，诸如硬线电路或ASIC(专用集成电路)，或者软件或上面的任意适当组合来实现。稍后参考图11给出一种实现示例。下面将描述由位置确定单元130执行的功能。

如在图1中可以看出的那样，位置确定单元130可以例如通过I/O接口从检测器120获得由检测器组件检测的第一组检测信号。

位置确定单元130确定来自检测器组件的第一组检测信号的检测信号之间的至少一个第一时间关系并且随后基于第一时间关系和旋转方向确定检测器与传播轴之间的位置关系。由于时间关系可以指示时间差以及时间序列，所以第一时间关系已经可以暗含地包括旋转方向，如下文所述。

例如，如可以在图1中看出的那样，在扇形激光束如图1所示沿顺时针方向旋转时，光首先会照射检测器组件A并且随后照射检测器组件B。基于这种信息，位置确定单元可以确定检测器120被置于传播轴，即图1中的圆心的右侧。

因此，获得检测器与传播轴之间的位置关系，从而，如果检测器置于待测物体上，则可以沿检测器方向移动传播轴。或者反之亦然，如果不移动激光束，则可以沿扇形激光束所产生的光锥中心的方向移动检测器。为了解释图1所示的透视图，注意，图1所示的圆是旋转的扇形激光束所产生的光锥的基部。

在图1中，定位装置100被示为两个单独组件，即检测器120和位置确定单元130。然而，本领域技术人员将会理解，检测器120和位置确定单元130也可以集成在一个组件中来形成定位装置100。

而且，注意，定位装置100也可以包括激光发射器140，该激光发射器140随后可以被看作是具有图1所示和上文详述的组件120、130和140的定位系统。

此外，激光发射器140可以是勘测仪器的一部分，诸如经纬仪、视频准距仪或全站仪或者用于确定物体位置的任何其他类型的光学仪器。

在另一实施例中，检测器可以用作2D布局装置。例如，检测器检测某些位置，诸如可用来定义待构建结构的边沿点或其他典型部件。更具体来说，可以由检测器所测量的位置来定义建筑物在现场中的轮廓。因此，可以在构造实际建筑物之前在现场定义或规划建筑物的轮廓。

下面将参考图2A和图2B描述由包括检测器120和位置确定单元130的定位装置100执行的功能的更具体说明。

图2A和图2B示出了在设置有检测器的平面上的旋转的扇形激光束的光锥。

具体地，图2A和图2B中的扇形激光束210被示为在坐标系中旋转的灰色条，在坐标系中设置有具有检测器组件A和B的检测器220。在旋转时，其传播轴垂直于平面并且与坐标系的原点相交的扇形激光束覆盖由标号230指示的圆，该圆表示扇形激光束210所产生的光锥的基部，旋转中心轴为传播轴。

如上面所指出的那样，从图2A可以看出，在扇形激光束210沿箭头250所指示的顺时针方向旋转时，可以首先从检测器组件A获得检测信号并且随后在进一步的旋转角度之后，可以从检测器组件B输出另一检测信号。因此，可以从沿第一直线布置的检测器组件A和B获得第一组检测信号。从而，可以从所获得的检测信号的序列，即从检测器组件A首次接收的检测信号和从检测器组件B第二次接收的检测信号来确定检测器被置于传播轴右侧的、由图2A中的阴影所指示的半圆中。

除了第一组检测信号之外，位置确定单元130可以从沿第二直线布置的检测器组件获得第二组检测信号，其中第一和第二直线彼此不平行。将参考图2B描述第二组检测信号的示例。

在图2B中，具有相同旋转方向的同一扇形激光束210被示为在旋转时覆盖圆230。然而，与图2A形成对照，检测器220旋转90度，从而沿直线，而现在沿水平方向并且不再如之前那样的垂直方向的第二直线再次布置检测器组件A’和B’。

如可以从图2B看出的那样，在扇形激光束沿顺时针方向旋转时，检测器组件B’首先被激光照射并且输出检测信号，随后检测器组件A’被照射。把这些信号接收作为第二组检测信号，位置确定单元130可以确定第二组检测信号之间的第二时间关系，在该示例中指示检测器120被置于相对于传播轴，即坐标系原点的上半圆。再次，带阴影的半圆指示被确定为该区域的半圆，其中检测器相对于传播轴被定位。

因此，通过结合图2A和图2B中的两次测量，可以定义其中设置有检测器220的四分之一圆，即坐标系的右上象限中的四分之一圆。因此，如果激光束不会被展成扇形，则可以在激光束与平面相交的坐标系中心的方向移动检测器。而且，如上所述，也可以在检测器方向移动激光束或扇形激光束，从而通过测量检测器的位置，沿检测器方向移动激光束并且以递归方式再次测量检测器的位置，可以实现检测器的自动跟踪。

换言之，如参考图2A所述，第一时间关系为第一组检测信号的第一时间序列检测信号并且位置确定单元130确定与设置有检测器的传播轴相交的平面(例如图2A中的带阴影的半圆)的至少两个线段中的一个。

而且，如果另外获得第二组检测信号，如参考图2B所述，则第二时间关系为第二组检测信号的第二时间序列并且位置确定单元基于第一时间序列和第二时间序列确定与设置有检测器的传播轴相交的平面的至少四个线段中的一个。在图2A和图2B的示例中的四个线段中的一个为位于坐标系的右上象限中的两个图中带阴影的四分之一圆。

注意，检测器120并非必要地必须旋转90度，也可以使用检测器组件的其他旋转角度来得到满意的结果。

在下文中，将参考图3描述定位装置的操作。图3示出了用于获得例如在图1中的定位装置100的操作期间检测器与激光束的传播轴之间的位置关系的方法操作的流程图。

在第一操作310，在开始操作时，检测器，例如图1的检测器120或稍后参考图5描述的检测器检测绕传播轴以旋转方向旋转的扇形激光束的光。如上所述，检测器具有按彼此已知的空间关系布置的至少两个检测器并且在由可以从激光发射器，例如图1所示的激光发射器140发射的扇形激光束照射时输出检测信号。优选地，已知扇形激光束的旋转方向。例如，定位系统可以一直使用顺时针旋转或者可替代地，旋转方向可以借助固定线或无线连接从激光发射器传送到定位装置，稍后将参考图11加以更具体描述。

在随后的操作320，从检测器组件获得第一组检测信号。在简单情况下，该组包括两个检测信号，例如来自图1的检测器120的检测器组件A的一个检测信号以及来自检测器组件B的另一检测信号。随后，可以把检测信号发送到位置确定单元130用于进一步处理。

在操作330，处理可以包括确定第一组检测信号之间的至少一个第一时间关系。例如，时间关系可以是指示首先接收到哪个信号以及信号之间的时间差的时间序列。

在操作340，基于第一时间关系和旋转方向确定检测器与传播轴之间的位置关系。例如，如上所述，已知旋转方向和来自检测器组件的检测信号序列，可以确定检测器在平面上相对于传播轴定位的位置。例如，如图2A所示，位置确定单元130可以确定检测器被定位在置于扇形激光束的传播轴右侧的半圆内。

可选地，为了进一步缩减设置有检测器的区域，可以执行第二测量来获得已经参考图2B具体描述的第二组检测信号，其中在第一方位获得第一组检测信号并且在相对于第一方位旋转的第二方位获得第二组检测信号。

图4示出了概况参考图2A和图2B描述的示例的流程图。

在图4的流程图中，t表示检测到扇形激光束的光的时间。更具体地说，t_A表示检测器组件A接收到光的时间，t_B表示检测器组件B接收到光的时间。类似地，t_A’和t_B’为检测器组件A’和B’检测到光的时间，检测器组件A’和B’可以与A和B相同、但是在检测器被旋转之后第二次测量的检测器组件，或者可以是其他类型的检测器组件。注意，绝对时间测量不是必须的并且检测器组件之间的相对时间将足以获得本发明的优势。

在操作410，确定检测器组件A是否首次接收到光，表示t_A＜t_B。

如果判断为真，则流程进行到操作415，确定检测器被定位在相对于传播轴的右半圆内，如在图2A中可以看出的那样。随后，流程进行到操作420，如图2B所示，检测器被旋转例如90度，使得第一直线和第二直线垂直。

在接下来的操作425，确定t_A’是否比时间t_B’长。如果该判断为真，则流程进行到操作435或者如果该判断为假则进行到操作430。

在操作430，随后确定检测器被定位在相对于传播轴的下半圆内。另一方面，在操作435，确定检测器被定位在如参考图2B先前讨论的上半圆内。

借助检测器被定位在右半圆以及被定位在相对于传播轴的上半圆内的认知，认识到检测器位于四分之一圆内，即图2A和图2B所示的坐标系的右上象限内。

考虑时间t_B比时间t_A短的情况，在操作410中的判断为假并且流程进行到操作440。在操作440，确定检测器位于相对于传播轴的左半圆内，即图2A中的不带阴影的半圆内。这意味着，在图2A和图2B中没有示出在图4的右分支所述的情况。

在以下操作445中，检测器优选地被旋转90度。在操作450，确定时间t_A’是否比时间t_B’长。如果结果为真，则流程进行到操作460，确定检测器处于上半圆。如果结果为假，则流程进行到操作455，确定检测器位于下半圆内。

因此，使用图4所示的简单流程，可以确定检测器相对于传播轴的大致位置，从而，如果期望的话，检测器或者激光束可以彼此相对移动。

在下文中，图5示出了本发明的另一实施例，其中检测器包括三个检测器组件。

在图5中，用标号510表示扇形激光束，而用标号520表示检测器。检测器520包括三个检测器组件，即检测器组件A、检测器组件B和检测器组件C。与上面相类似地，检测器组件可以是任何已知的光电检测器，诸如光电二极管、雪崩光电二极管或电荷耦合器件(CCD)(多个)组件。

在这里描述的示例中，检测器520包括三个检测器组件、第一检测器组件A与第二检测器组件C之间的具有第一预定长度a的第一连接线以及第三检测器组件B与第二检测器组件C之间的具有第二预定长度b的第二连接线，其中第一和第二连接线不平行。这里，从第一和第二检测器组件A和C获得第一组检测信号，而从第二和第三检测器组件C和B获得第二组检测信号。

注意，三个检测器组件优选地如图5所示那样定位，即，沿第一垂线的检测器组件A和C，沿与垂线垂直的第二水平线的检测器组件C和B。

因此，位置确定单元可以在无需旋转必要的情况下借助具有第一方位的检测器获得第一组检测信号并且借助具有第二方位的检测器获得第二组检测信号。然而，注意，这种情况得到与仅使用两个检测器组件经过两次测量所得到的相同的信息，其中两个检测器组件从第一方位旋转到第二方位。而且，本领域技术人员将会理解，存在各种方位来获得本发明的优势，并且检测器不限于两个或三个检测器组件。

与上面相类似地，从图5还可以看出，在检测器组件A首先检测检测信号时，随后检测器组件C检测检测信号并且最后检测器组件B检测检测信号，可以确定检测器被定位在图5所示的坐标系的右上象限中的四分之一圆内。

到现在为止，描述了确定检测器在坐标系中的大致位置的示例。然而，这里描述的定位装置和定位方法还可以适于确定检测器的精确位置，将参考图6在下文加以描述。

为了得出精确位置，可以使用旋转的扇形激光束的角速度ω。可以直接从激光发射器获得角速度，或者更具体地说从如上所述置于激光发射器前端的柱面透镜的旋转速度获得角速度。

另外，位置确定单元自身也可以通过确定来自同一检测器组件的两个检测信号之间的重复时间间隔来确定扇形激光束的角速度。

例如，考虑检测器组件A和扇形激光束的顺时针旋转，从图5或者从图1、图2A和图2B也可以看出，在角速度为常数时，来自检测器组件A的两个检测信号之间的时间差对应于扇形激光束进行180度旋转。因此，可以在不了解旋转柱面透镜的任何知识的情况下，通过检测器容易地得出角速度。

简言之，可以如下得出检测器在图5中所示的坐标系的位置，扇形激光束的光锥的旋转中心为原点。

首先，位置确定单元确定第一组检测信号之间的第一时间间隔以及第二组检测信号之间的第二时间间隔。在图6的示例中，从来自检测器组件A和检测器组件C的检测信号获得第一时间间隔以及从来自检测器组件C和检测器组件B的检测信号获得第二时间间隔。

随后，位置确定单元可以基于扇形激光束的角速度以及从对应的检测器组件获得的第一和第二时间间隔确定两个夹角。这两个夹角对应于图6中的夹角α和β，在掌握例如180或360度旋转所需的时间，即角速度，以及扇形激光束从检测器组件A到B所需的时间和从检测器组件C到B所需的时间时可以容易地得到这两个夹角。

如下文具体以数学公式示出那样，基于两个夹角和检测器组件的空间关系，即它们的长度a和b，可以得到检测器到传播轴的距离。

图6示出了具有x-y坐标系的示图，其中坐标系的原点在旋转中心，即设置有检测器的平面与传播轴的交点。图6中的检测器由检测器组件A、B和C示范，其中A与C之间的连线具有长度a，检测器组件C与B之间的连线具有长度b。

在对检测器位置的以下数学推导中，为了简便起见，假定长度a等于长度b，a与c之间的第一连接线平行于y轴，C与B之间的第二连接线平行于x轴。另外，角速度ω假定为常数。

以下示出了如何从夹角α和β以及检测器组件之间的距离a获得检测器组件C与原点之间的x方向上的距离x₀以及检测器组件C与原点之间的x方向上的距离y₀。

计算如下：

$\tan \mathrm{\α}=\frac{a^{\′}}{r}$

$\tan \mathrm{\β}=\frac{b^{\′}}{r}$

$\→\frac{a^{\′}}{b^{\′}}=\frac{\tan \mathrm{\α}}{\tan \mathrm{\β}}---\left(1\right)$

利用正弦法则和求和公式：

$\frac{a^{\′}}{a}=\frac{\cos \mathrm{\α}\cos \mathrm{\γ}-\sin \mathrm{\α}\sin \mathrm{\γ}}{\cos \mathrm{\α}}=\cos \mathrm{\γ}-\frac{\sin \mathrm{\α}}{\cos \mathrm{\α}}\sin \mathrm{\γ}=\cos \mathrm{\γ}-\tan \mathrm{\α}\sin \mathrm{\γ}$

a′＝a(cosγ-tanαsinγ)                              (2)

b′＝a(sinγ-tanβcos γ)                             (3)

(2)∶(3)＝(1)，这意味着把公式(2)和(3)代入公式(1)得到

$\frac{a^{\′}}{b^{\′}}=\frac{a(\cos \mathrm{\γ}-\tan \mathrm{\α}\sin \mathrm{\γ})}{a(\sin \mathrm{\γ}-\tan \mathrm{\β}\cos \mathrm{\γ})}=\frac{\tan \mathrm{\α}}{\tan \mathrm{\β}}$

tanαsinγ-tanαtanβcosγ＝tanβcosγ-tanβtanαsinγ

sinγ(tanα+tanαtan β)＝cosγ(tanβ+tanαtanβ)

$\frac{\sin \mathrm{\γ}}{\cos \mathrm{\γ}}=\tan \mathrm{\γ}=\frac{\tan \mathrm{\β}+\tan \mathrm{\α}\tan \mathrm{\β}}{\tan \mathrm{\α}+\tan \mathrm{\α}\tan \mathrm{\β}}$

$\tan \mathrm{\γ}=\frac{(\frac{1}{\tan \mathrm{\α}}+1)}{(\frac{1}{\tan \mathrm{\β}}+1)};$ $\mathrm{\γ}=\arctan \left(\frac{(\frac{1}{\tan \mathrm{\α}}+1)}{(\frac{1}{\tan \mathrm{\β}}+1)}\right)---\left(4\right)$

$\tan \mathrm{\γ}=\frac{y_0}{x_0}$

y₀＝x₀tanγ                                           (5)

$\tan (\mathrm{\α}+\mathrm{\γ})=\frac{y_0+a}{x_0}---\left(6\right)$

把(5)代入(6)得到

$\tan (\mathrm{\α}+\mathrm{\γ})=\frac{x_0\tan \mathrm{\γ}+a}{x_0}$

$x_0=\frac{a}{\tan (\mathrm{\α}+\mathrm{\γ})-\tan \mathrm{\γ}}---\left(7\right)$

把(4)代入(7)得到

$x_0=\frac{a}{\tan (\mathrm{\α}+\arctan \left(\frac{\frac{1}{\tan \mathrm{\α}}+1}{\frac{1}{\tan \mathrm{\β}}+1}\right))-\frac{\frac{1}{\tan \mathrm{\α}}+1}{\frac{1}{\tan \mathrm{\β}}+1}}---\left(8\right)$

$y_0=x_0\frac{\frac{1}{\tan \mathrm{\α}}+1}{\frac{1}{\tan \mathrm{\β}}+1}---\left(9\right)$

如从公式(8)和(9)可以看出的那样，这些公式仅取决于夹角α和β以及由检测器几何形状给出的长度a。

如上所述，通过分别掌握扇形激光束的角速度和检测器组件A所检测的光以及检测器组件C所检测的光之间的时间差以及检测器组件C所检测的光与检测器组件B所检测的光之间的时间差，可以容易地计算夹角α和β。

在下文中，给出示例来验证公式(8)和(9)。这里假定x₀＝1000mm，y₀＝250mm以及a＝30mm，想要求出α和β。

ε＝γ-β

β＝γ-ε＝14,03624347°-13,6429148°＝0,393328667°

$\tan (\mathrm{\α}+\mathrm{\γ})=\frac{y_0+a}{x_0}\→$

α＝15,64224646°-γ＝15,64334646°-14,03624347°＝1,60600299°

随后可以把针对夹角α和β的所得到的结果代入公式(8)和(9)来验证其合理性。

对于x₀，可以得到

$x_0=\frac{a}{\tan (\mathrm{\α}+\arctan \left(\frac{\frac{1}{\tan \mathrm{\α}}+1}{\frac{1}{\tan \mathrm{\β}}+1}\right))-\frac{\frac{1}{\tan \mathrm{\α}}+1}{\frac{1}{\tan \mathrm{\β}}+1}}$

如上所述，已经假定第一连接线和第二连接线分别平行于x轴和y轴。

因此，获得了相对位置，即在检测器组件的连接线所限定的坐标系中的位置。

而且，可能期望获得在另一基准坐标系中的位置，例如将重力作为一个轴的基准坐标系。

在一个实施例中，位置确定单元确定一个检测器组件相对于基准方位的基准夹角，并且基于基准夹角和检测器到传播轴的距离确定检测器相对于传播轴和基准方位的位置。

例如，如上所述，基准方位可以具有与重力相同的方向或者可以与重力垂直，从而可以使用与其他已知基准坐标系，诸如在全球定位系统(GPS)中使用的坐标系可比拟的基准坐标系。可以使用物位传感器用于指示例如检测器在空间的至少一个基准方位。如稍后在图11中所述的那样，可以在检测器中提供物位传感器。

在参考图7以下描述的流程图中，通过引用图6所示的位置确定单元130和检测器来概况上述计算的操作。

本领域技术人员将会理解，可以借助图1、图2A和图2B所示的检测器120、220通过旋转图2B所示的该检测器120、220也可以得到与借助具有三个检测器组件的图6所示的检测器获得的结果等效的结果。

参考图7描述的实施例中的第一操作为参考图3先前描述的操作310。在该操作中，利用按彼此已知的空间关系布置的至少两个检测器组件检测绕传播轴旋转的扇形激光束的光。如下所述，以彼此形成不同夹角采取具有两个检测器组件的两次测量或者使用具有三个组件的检测器是等效的。

在操作720，从沿第一直线布置的检测器组件获得第一组检测信号以及从沿第二直线布置的检测器组件获得第二组检测信号。优选地，第一和第二直线相互垂直，例如为图5的检测器520或者图6所示的检测器的情况。

在接下来的操作730，确定来自同一检测器组件的两个检测信号之间的重复时间间隔以获得扇形激光束的角速度。上文已经描述了该操作的细节，引用以上说明从而避免不必要的重复。

在操作740，确定第一组检测信号之间的第一时间间隔和第二组检测信号之间的第二时间间隔。例如，第一时间间隔可以是在光照射到该检测器组件时来自检测器组件A的检测信号与在光照射到检测器组件C时来自检测器组件C的检测信号之间的时间间隔。可以从在扇形激光束的光照射到检测器组件C和B时来自这两个组件的检测信号相应地获得第二时间间隔。

在操作750，可以基于以上的角速度和第一和第二时间间隔确定两个夹角，例如图6的α和β。

如上文具体所示，在检测器的位置计算中，在操作760中可以使用两个夹角和检测器组件的空间关系来确定检测器到传播轴的距离，即与具有传播轴作为原点的坐标系中的传播轴的相对位置。

图8示出了容易地得到旋转中心，即传播轴与检测器之间的距离的特定实施例。

在图8中，扇形激光束由标号810表示，包括检测器组件A、C和B的检测器由标号820表示。

如参考图9可以看出的那样，在该实施例中重要的是，检测器组件A和C之间的连接线垂直于图8中所示的扇形激光束。这种朝向可以容易地获得具有三个检测器组件的检测器，检测器组件的连接线相互垂直，如图8所示。例如，从检测器820的几何关系可以得出，如果同时输出来自检测器组件C和B的两个检测信号，则两个检测器被同时定位在扇形激光束上并且检测器组件A和C之间的第一连接线垂直于扇形激光束。

换言之，来自检测器组件C和B的检测器信号的时间差为0而来自检测器组件A和C的检测信号之间的时间差对应于图9中所示的夹角α。

更具体地，图9示出了检测器组件与坐标系之间的几何关系以及检测器组件C与坐标系原点之间的距离r，该坐标系原点可以是光锥的旋转中心，其中旋转轴为先前描述的垂直于平面的传播轴。

使用图9所示的几何关系，通过下式可以容易地得到距离r：

$\tan \mathrm{\α}=\frac{a}{r},$ 导出 $r=\frac{a}{\tan \mathrm{\α}},$

其中长度a是已知的，α可以凭借掌握的角速度使用来自检测器组件A和C的检测信号的时间差计算得到。

如从以上可以看出的那样，在参考图8和图9的计算中，对旋转方向的掌握对于计算距离r来说不是必须的。

在所述实施例中，提到用于时间测量的几种可能的方法，时间可以在位置确定单元中根据检测信号的生成和到达计算得到或者甚至可以在检测器组件中自身已经通过为从检测器组件到位置确定单元的信号提供时间戳而确定。

另外，如在图9中可以看出的那样，x₀＝γcosβ和y₀＝γsinβ可以通过可以由坡度传感器测量的夹角β获得。

前文已经描述了对从检测器到激光器传播轴的距离的测量。在以下实施例中，参考图10A和图10B描述检测器相对于激光源，例如图1的激光发射器的位置。

在图10A中，示出了可以是用于勘测仪器的任何适当的激光器的激光发射器1040和处于位置X1、Y1处的检测器1000。注意，根据本发明，由于使用用于检测激光束的检测器并非使用肉眼，所以激光发射器不限于可见光，还可以使用人眼看不到而可由检测器检测到的红外光。

相比照先前的所有都示出了坐标系的x-y平面的图2A、图2B、图5、图6、图8和图9，在图10A和图10B中示出了y-z平面。

首先，定位装置确定到旋转中心与设置有检测器的平面之间的交点的坐标X1和Y1。这可以如上所述通过获得第一组和第二组检测信号并且确定检测信号之间的第一和第二时间间隔来获得检测器组件之间的两个夹角来完成。

接下来，如可以在图10B中看出的那样，激光发射器1040的传播轴倾斜已知的角度。这里，整个激光发射器可以发生倾斜或者仅使用镜子或棱镜来使得传播轴倾斜。

随后，可以如下得到相对于倾斜的传播轴的新方位的位置X2、Y2，即相对于新原点O’的位置。

获得了第三组和第四组检测信号，其中激光发射器1040的扇形激光束的传播轴相对于在获得第一组和第二组检测信号时的传播轴的方位倾斜一定角度。

随后，可以确定第三组检测信号之间的第三时间间隔和第四组检测信号之间的第四时间间隔从而使用扇形激光束的角速度得到检测器组件之间的另外两个夹角，从而可以获得从检测器到倾斜的传播轴，即Y2的第二距离。

注意，对Y2的计算等同于已经参考图6具体描述的对Y1的计算，其中在本实施例中，不必使用x坐标。

如可以从图10A和图10B中的简单几何关系看出的那样，可以通过d＝Y2′-Y1来计算距离d，其中Y2′＝Y2/cos(α)。在夹角α很小时，通常属于大距离a₁的情况，Y2′与Y2之间的差可以忽略不计。

掌握了图10B中的倾斜角α，通过a₁＝d/tan(α)，可以获得距离a1，其中可以使用勾股定理导出来获得检测器与激光发射器之间的距离b。

因此，通过确定检测器1000相对于传播轴的两个不同方位的两个位置获得检测器与激光发射器之间的距离b。

在下文中描述了图11。图11示出了根据本发明的实施例的位置确定单元和检测器的构成。

具体地，图11的位置确定单元1100包括控制器1110、存储器1130和I/O接口1150。可选地，位置确定单元1100还可以包括稍后将具体讨论的远程收发器1140。

检测器1120包括至少两个检测器组件A和C。可选地，可以提供更多的检测器组件，诸如检测器组件B。另外，在一个实施例中，检测器1120还可以包括坡度传感器1125来指示基准方位，例如地球重力的方向。

如上所述，定位装置可以包括作为两个独立单元的位置确定单元1100和检测器1120或者位置确定单元1100和检测器1120可以集成在一个单元或者可以只把检测器的单个组件集成在位置确定单元中。

控制器1110可以由任何类型的处理装置、微处理器、计算机、现场可编程门阵列(FPGA)或集成电路，诸如专用集成电路(ASIC)来实现，但是并不限于此。例如，控制器1110可以具有运行几个软件单元的处理器，例如软件单元对应于在上述方法操作中描述的功能。

存储器1130可以是任意适合或理想的存储装置并且可以是以下部件中的一个或几个的组合，RAM、ROM、硬盘、(E)EPROM、盘、闪速存储器等。闪速存储器可以适于输出或输入程序代码。存储在存储器1130中的程序代码可以是包括指令的程序，该指令适于使得控制器1110的数据处理装置执行上述方法的操作。

I/O接口1150可以适于从检测器1120接收检测信号。另外，同样可行的是，位置确定单元1100和检测器1120传送其他信息，诸如开始检测、停止检测以及把坡度传感器信息提供给位置确定单元1100。

因此，如上所述，控制器1110可以通过I/O接口1150从检测器1120接收检测信号并且通过参考包括对应指令的存储器1130可以执行上述方法的操作。

而且，远程收发器1140可以包括在位置确定单元1100中来与包括激光发射器的仪器，诸如发光装置或勘测仪器进行通信。例如，用于与定位装置中的位置确定单元1100的收发器1140通信的勘测仪器的另一收发器可以提供有用于勘测仪器的指令来改变激光束位置，从而勘测仪器的激光束可以自动转向检测器1120。勘测仪器与定位装置之间的通信可以由固定线或无线连接，诸如无线电、WLAN，例如IEEE 802.11或蓝牙或其他任何适合的无线连接来物理实现。

本领域技术人员将会理解，包括任何类型处理器的控制器可以采用处理器和操纵系统的各种组合或独立装置的形式。另外，该方法可以在数据处理计算机上实现，诸如个人计算机、工作站计算机、主机计算机或者运行诸如可从美国华盛顿的雷德蒙的Microsoft Corporation得到的Microsoft Windows和Windows 2000操作系统、从美国加利福尼亚的Santa Clara的Sun Microsystems，Inc得到的Solaris操作系统或者从各种零售商得到的诸如Linux之类的各种版本的Unix操作系统的其他计算机。

根据另一实施例，可以提供包括指令的程序，该指令适于使得可以作为控制器1110的一部分的数据处理器执行上述操作的组合。

程序或者程序单元可以存储在存储器中，诸如ROM或者RAM或者其他适合的存储装置，例如图11的存储器1130，并且可由数据处理器获得来运行。

而且，可以提供赋予程序的计算机可读介质。计算机可读介质可以是有形的，诸如盘或者可由适于电、光或其他任何类型传输的信号构成的其他数据载体。计算机程序产品可以包括计算机可读介质。

针对不同的目的，本发明的以上实施例和示例可以允许执行对激光束的检测以及获得激光束与检测器之间的位置关系。例如，如上所述，本发明可以应用于勘测，其中勘测仪器提供有激光发射器，激光发射器的光由定位装置检测并分析，从而实现自动勘测系统。因此，可以实现该处理的快速而容易的检测和自动化。

应当理解，本文描述的操作并非固有地与任何特定装置相关联，而是可以采用任何适合的部件组合来实现。以上具体描述的装置、系统和单元构成了来执行所述的操作的优选实施例。然而，可以不必限于此。

对本领域技术人员明显的是，可以在不脱离本发明的范围或精神的情况下，可以在本发明的装置、系统、单元和方法以及本发明的构造方面进行各种修改和变形。

已经结合特定实施例和示例描述了本发明，特定实施例和示例在所有方面意在作为示例性的而非限制性的。本领域技术人员将会理解，硬件、软件和固件的许多不同组合将适于实践本发明。

而且，在考虑到本文公开的本发明的说明书和实践的情况下，本发明的其他实现方式对于本领域技术人员来说是显然的。说明书和示例意在被看作仅仅是示意性的。为此，应当理解，创造性的方面绝不在于前述公开的单一实现方式或结构的所有特征。因此，本发明的真实范围和精神由所附权利要求来指示。

Claims (24)

1.定位装置，包括：

检测器，其用于检测绕传播轴以旋转方向旋转的扇形激光束的光并且具有按彼此已知的空间关系布置的至少两个检测器组件(A、B)，用于在由激光发射器的扇形激光束照射时输出检测信号；

位置确定单元，用于

从检测器组件获得第一组检测信号，

确定第一组检测信号之间的至少一个第一时间关系，以及

基于第一时间关系确定检测器与传播轴之间的位置关系；以及

收发器，用于与包含所述激光发射器的仪器无线通信，其中所述收发器被配置为发送指令给所述仪器，从而改变所述扇形激光束的传播轴，或者，增加或减小旋转的扇形激光束所产生的光锥的开度角。

2.根据权利要求1所述的定位装置，其中从沿着第一直线布置的检测器组件获得第一组检测信号，并且其中

位置确定单元适于：

从沿着第二直线布置的检测器组件获得第二组检测信号，第一直线与第二直线彼此不平行；以及

确定第二组检测信号之间的至少一个第二时间关系。

3.根据权利要求1所述的定位装置，其中第一时间关系为第一组检测信号的第一时间序列并且其中位置确定单元适于确定与其上设置有检测器的传播轴相交的平面的至少两个线段中的一个。

4.根据权利要求3所述的定位装置，其中第二时间关系为第二组检测信号的第二时间序列并且其中位置确定单元适于基于第一时间序列和第二时间序列确定与其上设置有检测器的传播轴相交的平面的至少四个线段中的一个。

5.根据权利要求2-4中之一所述的定位装置，其中检测器包括至少三个检测器组件(A、B、C)，在第一检测器组件(A)与第二检测器组件(B)之间的、具有第一预定长度(a)的第一连接线与在第三检测器组件(C)与第二检测器组件(B)之间的、具有第二预定长度(b)的第二连接线不平行；并且

其中从第一和第二检测器组件(A、B)获得第一组检测信号并且其中从第二和第三检测组件(B、C)获得第二组检测信号。

6.根据权利要求3或4所述的定位装置，其中位置确定单元适于利用具有第一方位的检测器获得第一组检测信号并且利用具有相对于第一方位旋转的第二方位的检测器获得第二组检测信号。

7.根据权利要求2-4中之一所述的定位装置，其中位置确定单元适于从同一检测器组件确定两个检测信号之间的重复时间间隔并且基于此确定扇形激光束的角速度(ω)。

8.根据权利要求7所述的定位装置，其中位置确定单元适于

确定第一组检测信号之间的第一时间间隔以及第二组检测信号之间的第二时间间隔；

基于扇形激光束的角速度和多个检测器组件的第一和第二时间间隔确定检测器组件之间的两个夹角；以及

基于两个检测器组件夹角和检测器组件的空间关系确定检测器到传播轴的距离。

9.根据权利要求8所述的定位装置，其中位置确定单元适于获得第三和第四组检测信号，激光发射器的扇形激光束的传播轴相对于用于获得第一组和第二组检测信号的传播轴的方位倾斜一定角度；

确定第三组检测信号之间的第三时间间隔以及第四组检测信号之间的第四时间间隔；

基于扇形激光束的角速度和多个检测器组件的第三和第四时间间隔确定检测器组件之间的另外两个夹角；

基于另外两个检测器组件夹角和检测器组件的空间关系确定检测器到倾斜的传播轴的第二距离；以及

基于所述距离和所述第二距离确定检测器相对于激光发射器的位置。

10.根据权利要求8和9之一所述的定位装置，其中位置确定单元适于

确定一个检测器组件相对于基准方位的基准夹角，以及

基于所述基准夹角和检测器到传播轴的距离确定检测器相对于传播轴和基准方位的位置。

11.根据权利要求1-4中之一所述的定位装置，其中检测器包括至少一个物位传感器，用于指示检测器在空间的至少一个基准方位。

12.根据权利要求1-4中之一所述的定位装置，还包括

激光发射器，其用于发射绕传播轴以旋转方向旋转的扇形激光束。

13.定位装置的定位方法，包括：

用检测器检测绕传播轴以旋转方向旋转的扇形激光束的光，所述检测器具有按彼此已知的空间关系布置的至少两个检测器组件(A、B)，并且在由激光发射器的扇形激光束照射时输出检测信号；以及

从检测器组件获得第一组检测信号；

确定第一组检测信号之间的至少一个第一时间关系；以及

基于第一时间关系确定检测器与传播轴之间的位置关系；

其中所述定位装置与包含所述激光发射器的仪器无线通信，以及其中所述定位装置的收发器发送指令给所述仪器，从而改变所述扇形激光束的传播轴，或者，增加或减小旋转的扇形激光束所产生的光锥的开度角。

14.根据权利要求13所述的定位方法，还包括

从沿着第一直线布置的检测器组件获得第一组检测信号，以及

从沿着第二直线布置的检测器组件获得第二组检测信号，第一直线与第二直线彼此不平行；以及

确定第二组检测信号之间的至少一个第二时间关系。

15.根据权利要求13所述的定位方法，其中第一时间关系为第一组检测信号的第一时间序列，并且所述方法还包括

确定与其上设置有检测器的传播轴相交的平面的至少两个线段中的一个。

16.根据权利要求15所述的定位方法，其中第二时间关系为第二组检测信号的第二时间序列，并且所述方法还包括

基于第一时间序列和第二时间序列确定与其上设置有检测器的传播轴相交的平面的至少四个线段中的一个。

17.根据权利要求14-16中之一所述的定位方法，其中检测器包括至少三个检测器组件(A、B、C)，在第一检测器组件(A)与第二检测器组件(B)之间的、具有第一预定长度(a)的第一连接线与在第三检测器组件(C)与第二检测器组件(B)之间的、具有第二预定长度(b)的第二连接线不平行；并且所述方法还包括

从第一和第二检测器组件(A、B)获得第一组检测信号，以及

从第二和第三检测组件(B、C)获得第二组检测信号。

18.根据权利要求15或16所述的定位方法，还包括

利用具有第一方位的检测器获得第一组检测信号，以及

利用具有相对于第一方位旋转的第二方位的检测器获得第二组检测信号。

19.根据权利要求14-16中之一所述的定位方法，还包括

从同一检测器组件确定两个检测信号之间的重复时间间隔，以及

基于此确定扇形激光束的角速度(ω)。

20.根据权利要求19所述的定位方法，还包括

确定第一组检测信号之间的第一时间间隔以及第二组检测信号之间的第二时间间隔；

基于扇形激光束的角速度和多个检测器组件的第一和第二时间间隔确定检测器组件之间的两个夹角；以及

基于两个检测器组件夹角和检测器组件的空间关系确定检测器到传播轴的距离。

21.根据权利要求20所述的定位方法，还包括

获得第三和第四组检测信号，激光发射器的扇形激光束的传播轴相对于用于获得第一组和第二组检测信号的传播轴的方位倾斜一定角度；

确定第三组检测信号之间的第三时间间隔以及第四组检测信号之间的第四时间间隔；

基于扇形激光束的角速度和多个检测器组件的第三和第四时间间隔确定检测器组件之间的另外两个夹角；

基于另外两个检测器组件夹角和检测器组件的空间关系确定检测器到倾斜的传播轴的第二距离；以及

基于所述距离和所述第二距离确定检测器相对于激光发射器的位置。

22.根据权利要求20和21之一所述的定位方法，还包括

确定一个检测器组件相对于基准方位的基准夹角，以及

基于所述基准夹角和检测器到传播轴的距离确定检测器相对于传播轴和基准方位的位置。

23.根据权利要求13-16中之一所述的定位方法，还包括使用至少一个物位传感器来指示检测器在空间中的至少一个基准方位。

24.定位系统，包括

激光发射器，其用于发射绕传播轴以旋转方向旋转的扇形激光束；以及

根据权利要求1－12中的一个的定位装置。