[發(fā)明專利]室內(nèi)測量定位系統(tǒng)單發(fā)射站位姿參數(shù)在線修正方法

有效

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• 申請日: 2011-09-14
• 公開（公告）號: CN102435177A
• 公開（公告）日: 2012-05-02
• 發(fā)明（設計）人: 楊凌輝;邾繼貴;任永杰;楊學友;葉聲華
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G01C15/00
• 分類號: G01C15/00;G01B11/00
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 劉國威

技術領域

本發(fā)明屬于工業(yè)現(xiàn)場大尺寸三維坐標測量方法，特別涉及一種采用光信號接收器的工作空間測量定位系統(tǒng)發(fā)射站位姿參數(shù)在線修正方法，即室內(nèi)測量定位系統(tǒng)單發(fā)射站位姿參數(shù)在線修正方法。?

背景技術

本發(fā)明所涉及的方法是基于論文《掃描平面激光空間定位系統(tǒng)測量網(wǎng)絡的構建》中所述的工作空間測量定位系統(tǒng)(WMPS：Workspace?Measurement?Positioning?System)，該系統(tǒng)為針對大型制造業(yè)測量需求及全局測量控制網(wǎng)的特點發(fā)展一種新的多站網(wǎng)絡式室內(nèi)測量定位系統(tǒng)。WMPS系統(tǒng)借鑒全球定位系統(tǒng)的思想，使用多個激光發(fā)射裝置(發(fā)射站)組成測量網(wǎng)絡，采用基于光電掃描的空間角度交會自動測量方法對單個接收器進行定位，發(fā)射站在工作時不負責解算接收器坐標，而是通過向外發(fā)射帶有角度信息的光信號，為測量空間內(nèi)的光電接收器提供定位服務。激光發(fā)射站結構如圖2所示，發(fā)射站工作時轉(zhuǎn)臺繞固定軸勻速旋轉(zhuǎn)并向外發(fā)射兩束隨轉(zhuǎn)臺一同旋轉(zhuǎn)的平面激光，同時每當轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)至一個預定位置時基座上的激光器發(fā)出全向光脈沖作為單周旋轉(zhuǎn)起點的同步標記。接收器接收到同步標記光信號及掃描平面光信號并通過內(nèi)部計時器記錄此時時間值，解算轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)過角度。處理電路在獲得發(fā)射站角度信息后通過無線網(wǎng)絡將角度值發(fā)送給解算工作站。在已知發(fā)射站方位信息后，只要有兩個以上基站的角度測量值，解算工作站便可以使用角度交匯方法計算出此時接收器的精確坐標。?

實現(xiàn)WMPS測量網(wǎng)絡的前提之一即保證網(wǎng)絡內(nèi)發(fā)射站空間位姿(坐標及方向角)穩(wěn)定不變。工業(yè)現(xiàn)場使用時雖然發(fā)射站一般安裝在穩(wěn)定地基或墻壁側立面上，但是由于現(xiàn)場工作環(huán)境復雜惡劣，大型裝配設備長時間運動產(chǎn)生的震動和安裝框架受溫度影響產(chǎn)生的變形將不可避免的影響某些發(fā)射站位姿，使發(fā)射站位置及姿態(tài)角發(fā)生微量偏移，引起測量精度降低。在現(xiàn)有方法中，當發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡中某測量區(qū)域內(nèi)一臺發(fā)射站位姿偏移時，則需要停止該區(qū)域測量任務并對該發(fā)射站及其鄰近發(fā)射站進行局部重新定向，然后將局部位姿參數(shù)通過坐標系轉(zhuǎn)換方法轉(zhuǎn)換到全局測量坐標系下修正發(fā)射站位姿偏差。采用局部定向方法在應用于工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場時一方面將引起測量工作局部中斷浪費生產(chǎn)時間降低測量效率，另一方面定向后的坐標系轉(zhuǎn)換過程也會引入轉(zhuǎn)換誤差影響修正后的測量效果。因此，研究實時單發(fā)射站位姿的實時在線修正技術對提高WMPS系統(tǒng)測量效率及測量精度具有重要價值。?

發(fā)明內(nèi)容

為克服現(xiàn)有技術的不足，提高測量效率，降低測量誤差，本發(fā)明采取的技術方案是，室內(nèi)測量定位系統(tǒng)單發(fā)射站位姿參數(shù)在線修正方法：包括下列步驟：?

1、在工作空間內(nèi)布置好發(fā)射站，完成發(fā)射站定向過程，記錄發(fā)射站定向結果既每個發(fā)射站位姿參數(shù)；?

2、在工作空間內(nèi)安裝4個以上用于修正發(fā)射站位姿的接收器，并使每個接收器可接收到?該測量區(qū)域內(nèi)的所有發(fā)射站信息，用于安裝接收器的支架由溫度系數(shù)較小的殷鋼或陶瓷材料制成并固連在工位地基上；?

3、采用已完成定向的發(fā)射站或已將坐標系統(tǒng)一到測量坐標系下的激光跟蹤儀等高精度輔助定向設備測量每個用于位姿修正的接收器的坐標值，并將測量結果保存在上位機中作為基準值；?

4、當測量區(qū)域內(nèi)某一發(fā)射站位姿發(fā)生改變影響測量精度時，采用位姿修正用接收器接收器該發(fā)射站所發(fā)出的光信號，構建形如(7)式的方程組，通過發(fā)射站光平面與接收器幾何約束關系解算發(fā)射站旋轉(zhuǎn)四元數(shù)修正量δq_TXGn及坐標修正量δP_TXGn，?