本發(fā)明屬于自動(dòng)定位技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種激光發(fā)射裝置及自動(dòng)追蹤方法。

背景技術(shù)：
精確定位技術(shù)是實(shí)現(xiàn)農(nóng)田作業(yè)機(jī)械自動(dòng)駕駛和處方農(nóng)業(yè)的基礎(chǔ)技術(shù)之一，在農(nóng)業(yè)機(jī)械對(duì)靶噴灑、精量施肥、收割測(cè)產(chǎn)、自動(dòng)栽插等許多作業(yè)過(guò)程中有著廣泛的用途，是現(xiàn)代智能農(nóng)業(yè)機(jī)械研究的一個(gè)重要內(nèi)容。由于激光具備體積小、重量輕、速度快以及誤差小等優(yōu)點(diǎn)，在建筑行業(yè)用于水平和垂直校準(zhǔn)中應(yīng)用極為廣泛，但在定位方面的研究才剛起步。激光動(dòng)態(tài)定位系統(tǒng)中，激光發(fā)射器發(fā)射激光信號(hào)并自動(dòng)跟蹤激光接收靶標(biāo)中心，不出現(xiàn)脫靶現(xiàn)象，是激光三點(diǎn)動(dòng)態(tài)定位系統(tǒng)正常工作的基礎(chǔ)。目前市面上的激光發(fā)射裝置均不能有效的自動(dòng)追蹤激光接收器，不適用于激光三點(diǎn)動(dòng)態(tài)定位系統(tǒng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是：為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種用于激光三點(diǎn)動(dòng)態(tài)定位的激光發(fā)射裝置及自動(dòng)追蹤方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)移動(dòng)中的激光接收器靶標(biāo)的快速而準(zhǔn)確的自動(dòng)跟蹤，為農(nóng)田作業(yè)機(jī)械無(wú)人駕駛和田間數(shù)據(jù)定點(diǎn)采集奠定基礎(chǔ)。為了實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是，一種用于自動(dòng)追蹤的激光發(fā)射裝置，包括激光發(fā)射器、激光發(fā)射器姿態(tài)調(diào)整裝置和控制盒，所述的激光發(fā)射器安裝于激光發(fā)射器姿態(tài)調(diào)整裝置上，所述的控制盒通信連接激光發(fā)射器姿態(tài)調(diào)整裝置以實(shí)現(xiàn)對(duì)激光發(fā)射器姿態(tài)的控制，激光發(fā)射器的控制端連接控制盒的輸出端，所述的激光發(fā)射器姿態(tài)調(diào)整裝置包括水平微調(diào)機(jī)構(gòu)、激光發(fā)射器旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和調(diào)平機(jī)構(gòu)，所述的激光發(fā)射器安裝于水平微調(diào)機(jī)構(gòu)上，所述的激光發(fā)射器旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)連接水平微調(diào)機(jī)構(gòu)以實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)激光發(fā)射器旋轉(zhuǎn)，水平微調(diào)機(jī)構(gòu)和激光發(fā)射器旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)均安裝于調(diào)平機(jī)構(gòu)上。所述的一種用于自動(dòng)追蹤的激光發(fā)射裝置，所述的調(diào)平機(jī)構(gòu)包括底板、二升降步進(jìn)電機(jī)、二絲桿、開(kāi)有用于穿過(guò)絲桿的穿孔的連接板、二活動(dòng)板、固定擋板、二限位傳感器、三球頭關(guān)節(jié)軸承、平臺(tái)板、固定支桿、傾角傳感器，所述的二升降步進(jìn)電機(jī)和固定支桿均固定于底板上，所述的連接板水平固定于升降步進(jìn)電機(jī)上，二絲桿的一端穿過(guò)連接板的穿孔分別連接二升降步進(jìn)電機(jī)，另一端連接活動(dòng)板，升降步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)絲桿旋轉(zhuǎn)并帶動(dòng)活動(dòng)板升降，所述的固定擋板豎直固定于連接板上以實(shí)現(xiàn)對(duì)活動(dòng)板的導(dǎo)向，所述的二限位傳感器水平固定于固定擋板上以實(shí)現(xiàn)對(duì)活動(dòng)板的限位，所述的三球頭關(guān)節(jié)軸承的一端分別固定于平臺(tái)板的底部以支撐平臺(tái)板，其中兩個(gè)球頭關(guān)節(jié)軸承的另一端分別固定于二活動(dòng)板上，另一個(gè)球頭關(guān)節(jié)軸承固定于固定支桿上，所述的傾角傳感器固定于平臺(tái)板上，控制盒固定于底板上，激光發(fā)射器旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)固定于平臺(tái)板的底部，限位傳感器、傾角傳感器、升降步進(jìn)電機(jī)和激光發(fā)射器旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)分別通信連接控制盒。所述的一種用于自動(dòng)追蹤的激光發(fā)射裝置，所述的水平微調(diào)機(jī)構(gòu)包括水平調(diào)整支架和筒狀的激光發(fā)射器安裝孔，所述的激光發(fā)射器安裝孔固定于水平調(diào)整支架上并用于固定激光發(fā)射器，所述的水平調(diào)整支架為雙層互相垂直疊放的夾狀的支架，兩層支架的末端分別設(shè)有橫向水平微調(diào)螺釘和縱向水平微調(diào)螺釘，水平調(diào)整支架安裝于平臺(tái)板上且底部連接激光發(fā)射器旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。所述的一種用于自動(dòng)追蹤的激光發(fā)射裝置，所述的激光發(fā)射器旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)為旋轉(zhuǎn)步進(jìn)電機(jī)。一種自動(dòng)追蹤方法，包括以下步驟：步驟一：設(shè)置兩個(gè)固定位置的激光發(fā)射裝置：第一激光發(fā)射裝置和第二激光發(fā)射裝置，在欲追蹤的目標(biāo)上設(shè)置激光接收器，兩個(gè)激光發(fā)射裝置分別作自旋轉(zhuǎn)并發(fā)射激光，同時(shí)建立平面坐標(biāo)系，定義兩個(gè)激光發(fā)射裝置之間的連線為基線，第一激光發(fā)射裝置的坐標(biāo)為（xA，yA），第二激光發(fā)射裝置的坐標(biāo)為（xB，yB）；步驟二：當(dāng)激光接收器同時(shí)接收到兩個(gè)激光發(fā)射裝置所分別發(fā)射的激光信號(hào)時(shí)，由通信單元反饋信息到激光發(fā)射裝置的旋轉(zhuǎn)控制單元，實(shí)時(shí)檢測(cè)激光發(fā)射器的激光發(fā)射角度，并根據(jù)兩個(gè)激光發(fā)射裝置的坐標(biāo)，解算當(dāng)前激光接收器所在位置的坐標(biāo)（x1，y1）；步驟三：在解算出移動(dòng)過(guò)程中的激光接收器至少三個(gè)位置坐標(biāo)后，由已知的位置坐標(biāo)值預(yù)估激光接收器的移動(dòng)趨勢(shì)；步驟四：由預(yù)估得到的激光接收器移動(dòng)趨勢(shì)，計(jì)算對(duì)應(yīng)的激光發(fā)射裝置上的激光發(fā)射器所應(yīng)旋轉(zhuǎn)的角度，實(shí)時(shí)追蹤激光接收器。所述的方法，步驟二中所述的解算當(dāng)前激光接收器所在位置的坐標(biāo)（x1，y1）的步驟包括：當(dāng)激光接收器同時(shí)接收到兩個(gè)激光發(fā)射裝置所分別發(fā)射的激光信號(hào)時(shí)，定義此時(shí)第一激光發(fā)射裝置與激光接收器的連線與基線的夾角為α，第二激光發(fā)射裝置與激光接收器的連線與基線的夾角為β，通過(guò)以下公式計(jì)算激光接收器的坐標(biāo)（x1，y1）：所述的方法，步驟三中所述的由已知的位置坐標(biāo)值預(yù)估激光接收器的移動(dòng)趨勢(shì)的步驟包括：設(shè)所解算出激光接收器的三個(gè)坐標(biāo)分別為坐標(biāo)1（x1，y1），坐標(biāo)2（x2，y2），坐標(biāo)3（x3，y3），通過(guò)以下公式計(jì)算坐標(biāo)1至坐標(biāo)2的直線斜率K12和坐標(biāo)2至坐標(biāo)3的斜率K23：再采用以下公式求得位置坐標(biāo)3至預(yù)估的位置坐標(biāo)4的直線斜率K34：則求得坐標(biāo)4（x4，y4）為：其中，v為激光接收器的移動(dòng)速度，t為單位采樣時(shí)間。所述的方法，步驟四中所述的計(jì)算對(duì)應(yīng)的激光發(fā)射裝置上的激光發(fā)射器所應(yīng)旋轉(zhuǎn)的角度的步驟包括：首先計(jì)算第一激光發(fā)射器與坐標(biāo)3和坐標(biāo)4的距離LA-3，LA-4，以及坐標(biāo)3至坐標(biāo)4的距離L3-4，計(jì)算公式為：再通過(guò)以下公式計(jì)算第一激光發(fā)射器所應(yīng)旋轉(zhuǎn)的角度θ為：本發(fā)明的技術(shù)效果在于，相比以往技術(shù)，本發(fā)明通過(guò)自動(dòng)調(diào)平機(jī)構(gòu)，解決激光水平發(fā)射問(wèn)題，通過(guò)定位坐標(biāo)的解算，實(shí)現(xiàn)跟蹤目標(biāo)的速度計(jì)算與預(yù)估，并根據(jù)預(yù)估的速度，解算激光跟蹤的預(yù)估旋轉(zhuǎn)角速度，從而實(shí)現(xiàn)激光發(fā)射器對(duì)激光接收靶的自動(dòng)跟蹤。附圖說(shuō)明圖1為本發(fā)明激光發(fā)射裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明激光發(fā)射裝置水平微調(diào)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明定位激光接收的示意圖；圖4為本發(fā)明追蹤目標(biāo)的示意圖，其中1-活動(dòng)板，...