索佳全站仪新技术应用综述

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1、索佳全站仪新技术应用综述徐忠阳卜飞（株式会社索佳北京代表处北京建国门外大街1号国贸中心1座510室100004）摘要：本文在分析索佳全站仪最近几年发展动态的基础上，归纳分析了其新技术应用的特点，特别是在电子测距、电子测角、自动化目标识别与照准、全站仪网上数据传输等方面，介绍了一些新的技术突破要点，供大家参考。关键词：全站仪电子测角电子测距自动目标照准新技术应用1．引言近年来，日本索佳公司在高端全站仪的研发方面取得了突破性的进展，值得国内测绘仪器行业相关人士的关注。2006年，索佳推出SRX系列自动化全站仪；2008年，索佳又向市场推出NET053D自动化全站仪，是目前世界上第

2、2个能生产0.5²级全站仪的厂家。特别是NET05的测距精度指标（棱镜：0.8mm+1ppm；反射片：0.5mm+1ppm；无棱镜：1mm+1ppm），更是把全站仪的测距精度推上了一个新的高度。在看到索佳全站仪进步的同时，有必要介绍一下推动该进步的新技术情况，以供业界同行们了解与参考。2．RED-techEX测距新技术简介2003年以来，索佳全站仪的测距技术经历了第一代的RED-techI、第二代的RED-techII，发展到了现在的第三代技术RED-techEX。分析索佳的RED-tech（REvolutionaryDigitalprocessingtechnology）测

3、距技术，总体上有如下几个特点：（1）测距频率高达185MHzRED-tech测距技术的基本原理还是相位法，但第三代的RED-techEX的测距频率高达185MHz，代表着高端测距技术测距频率不断提高的发展趋势。（2）多个测距调制信号的同步发射与接收一般来讲，在相位法测距过程中，都需要有多个不同频率大小的测距信号参与调制发射与接收。在传统的测距技术中，不同的测距信号在逻辑电路的控制下按一定的次序分时参与调制发射与接收。但在RED-tech测距技术中，实现了所有测距信号的同步调制发射与接收，解调后再分别还原不同测距频率信号的相位差（如图1）。此项突破性技术，极大有利于提高测距速度

4、。图1RED-tech测距信号同步调制发射示意图（3）棱镜、无棱镜及反射片3种测距模式共用1个发光管早期的全站仪一般只有棱镜目标的红外测距功能，后来随着工业测量的需要，某些全站仪增加了对反射片目标的测距能力。上世纪90年代末，在上述有合作目标（棱镜和反射片）测距功能的基础上，新型全站仪再度集成了无合作目标（无棱镜）测距功能（如图2），并且分别由红外发光管和激光发光管为有合作目标测距和无合作目标测距提供光源。随着索佳RED-tech测距技术的发展，上述双光源模式的无棱镜测距全站仪已经被单光源模式所代替。单光源、多目标类型（棱镜、无棱镜、反射片）测距技术的应用，在原理上更加有利于

5、提高测距与照准的同轴性。后来，新一代的徕卡全站仪也采用了单光源、多目标类型的测距方式。一般来讲，无棱镜测距时追求的是小光斑技术；而棱镜测距时，为了便于寻找棱镜目标而获得返回测距信号，又希望发射光的张角适当扩大。因此，在单光源、多目标类型的测距方式中，需要妥善处理好上述问题。例如根据不同测距目标类型的选择，可以在发射光路中加入或不加入散射透光片来解决。无棱镜测距时的发射角有棱镜测距时的发射角图2新型的单光源、多目标类型测距技术（4）反射片测距精度高于棱镜测距精度在索佳NET系列全站仪中可以发现一个特点，其反射片的测距精度指标要高于棱镜精度。这一“违反”常规的性能成为了索佳RED

6、-tech测距技术的又一特点。由于各种原因，目前暂不了解其技术细节，但厂家提供的简单说明是在反射片测距中加入的误差预修正技术。考虑到反射片距离测程都不大，大气等环境误差影响相对较小，因此通过与准确基线的比测而预置误差修正参数是可能的。3．IACS测角新技术简介IACS是索佳新一代测角技术“自主角度校准系统”（IndependentAngleCalibrationSystem）的简称。其基本原理是在绝对编码测角度盘的基础上，内置一个角度基准（已知值），通过该角度基准事先测定并预置度盘在不同位置时的测角误差，并用于实际角度测量时的误差修正。大家知道，测角误差的起因有度盘分划误差、

7、度盘偏心差等。度盘偏心差对测角误差的影响具有正弦三角函数周期性规律的特点，因此传统的方法是通过对径传感器读数取中数来消除度盘偏心差的影响。如图3所示，IACS不仅能准确测定并消除（或减弱）周期性的误差，试验证明IACS对减弱非周期性的测角误差也非常有效。度盘测角误差IACS测定的误差经IACS校准后的测角误差图3IACS测角误差校准效果图4．目标自动照准新技术简介图4棱镜就近照准示意目前，把具有目标（棱镜）自动照准功能的全站仪称为自动化全站仪，或称为测量机器人。实际上，在棱镜目标自动照准过程中存在一个很