自动目标识别（Automatic Target Recognition，ATR）和照准是测量机器人的关键技术。20世纪90年代中叶，该技术的出现，突破了角度测量需要人工照准目标的缺陷，使角度测量发生了质的飞跃，实现了真正的角度测量自动化。下面以徕卡测量机器人为例，简述ATR和照准的基本原理。
如图6.1所示，ATR模块被安装在全站仪的望远镜上。工作时，发光二极管发射的红外光束通过光学部件被同轴地投影在望远镜轴上，从物镜口发射出去，由反射棱镜反射。望远镜里专用分光镜将反射回的ATR光束与可见光、测距光束分离出来，引导ATR光束至CCD阵列上，形成光点，其位置以CCD阵列的中心作为参考点来精确地确定。假如CCD阵列的中心与望远镜光轴的调整是正确的，ATR方式测得的水平角和垂直角，可从CCD阵列上光点图像的位置直接计算出来。这就是ATR的基本原理。
与人工照准目标存在视准差一样，ATR同样存在视准差，因此应进行ATR视准差的精度校准，这是提高其测量精度的重要环节。测定ATR的视准差，必须人工将望远镜对准棱镜中心。望远镜十字丝提供的视准线与CCD相机中心之间在水平和垂直方向上的偏差值由仪器计算并存储，用于ATR方式下的角度测量值的改正。测角时ATR与照准分为三个过程：目标搜索、目标照准和测量过程。这三个过程顺序进行体现了精确定位的特点。
ATR需要使用棱镜配合进行目标识别，在手动对棱镜粗略照准之后，启动ATR，进入目标搜索过程。首先ATR检查棱镜是否位于望远镜的视场内，如果探测不到棱镜，望远镜在马达的驱动下进行螺旋式或矩形式的连续运动搜索目标，见图6.2。一旦探测到棱镜，望远镜马上停止搜索，即刻进入目标照准过程。
ATR的CCD相机接收到经棱镜反射回来的照准光点，如果该光点偏离棱镜中心，CCD相机则计算出该偏离量，并按该偏离量马达驱动望远镜来照准棱镜的中心。当十字丝中心偏离棱镜中心在预定限差之内时，望远镜停止运动，ATR测量十字丝和棱镜中心间的水平和垂直剩余偏差，并用来对水平角和垂直角进行改正，见图6.3。因此虽然十字丝没有精确地照准棱镜中心，但它是以棱镜中心为准的，实质上是精确定位。(www.xing528.com)
图6.2 ATR目标搜索方式
为使工作更加简化，ATR测角与测距同时进行。在每一测量过程中，角度偏移量都被重新确定，相应地改正了水平角和垂直角，进而精确地测量出距离和计算出目标点坐标。
当使用ATR方式进行测量时，由于其望远镜不需要人工调焦或精确照准目标，测量速度会得到非常明显的增加，并且其精度不依赖于观测员的水平，基本保持常数，测量结果更加稳定可靠。
图6.3 ATR角度修正与照准
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