[發明專利]一種基于光學慣性組合的軌檢車位置姿態測量系統及方法

有效

• 申請號: 201611062579.X
• 申請日: 2016-11-25
• 公開（公告）號: CN106524924B
• 公開（公告）日: 2020-04-14
• 發明（設計）人: 閆東坤;孔曉冉
• 申請（專利權）人: 閆東坤
• 主分類號: G01B11/02
• 分類號: G01B11/02;G01C21/16
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于光學慣性組合的軌檢車位置姿態測量系統進行位置姿態測量的方法，其特征在于：所述的位置姿態測量系統包括光學成像定位系統（1）、慣性測量單元（2）、里程儀（3）、軌道測量車架（4）、數據采集板（5）、中心計算機（6）和光學剛體（21）；光學成像定位系統（1）包含四個攝像頭，分成兩組，每組兩個攝像頭，相向180度分別置于軌道測量車架（4）兩側，軌道（20）左右兩側CPIII控制點（19）分別放置光學剛體（21），光學成像定位系統（1）對軌道（20）左右兩側CPIII控制點（19）放置的光學剛體（21）進行一次成像，得到兩個光學剛體上四個光點坐標，通過四個光點坐標解算光學成像定位系統（1）的位置及姿態；慣性測量單元（2）包含三支陀螺儀（7）和三支加速度計（8），分別用于測量軌道測量車架（4）運動過程中的三軸角速度和三軸加速度；里程儀（3）用于測量軌道測量車架（4）的運行里程；軌道測量車架（4）為剛性T型結構，用于在軌道（20）上運行，反映軌道（20）的幾何參數狀態；數據采集板（5）采集光學成像定位系統（1）的位置姿態數據、慣性測量單元（2）的三軸角速度和三軸加速度數據及里程儀（3）的里程數據，并將數據發送到中心計算機（6）；中心計算機（6）接收到上述數據，并利用慣性測量單元（2）的數據及里程儀（3）的數據進行航位遞推；利用光學成像定位系統（1）的位置姿態數據與航位遞推數據進行基于Kalman濾波的前向迭代融合，計算得到軌檢車的位置及姿態信息，所述光學剛體（21）包含兩個有源或無源光點，兩個光點相對位置及光點大小已知，呈啞鈴狀，垂直方向分布，通過連接桿安裝于CPIII控制點（19）； 所述的基于光學慣性組合的軌檢車位置姿態測量系統進行位置姿態測量方法，包括以下步驟：

步驟（1）：軌道測量車架（4）在軌道（20）上移動；

步驟（2）：慣性測量單元（2）測量軌道測量車架的角速度及加速度數據，里程儀（3）測量軌道測量車架（4）的運行里程數據；

步驟（3）：利用慣性測量單元（2）數據及里程儀（3）數據進行航位遞推；

步驟（4）：軌道測量車架（4）移動到光學成像定位系統（1）對光學剛體（21）的可視范圍內時，光學成像定位系統（1）對預先放置于軌道（20）左右兩側CPIII控制點（19）的兩個光學剛體（21）進行一次成像，計算得到光學成像定位系統的位置及姿態；

步驟（5）：利用光學成像定位系統（1）的位置姿態數據與航位遞推數據進行基于Kalman濾波的前向迭代融合，計算得到軌道測量車架（4）的位置及姿態信息；

其中，所述步驟（4）中的光學成像定位系統（1）的位置及姿態解算流程如下：

步驟（a）：軌道（20）左右兩側CPIII控制點（19）分別放置光學剛體（21）；

步驟（b）：利用光學成像定位系統對兩個光學剛體（21）進行一次成像，得到四個光點坐標；

步驟（c）：通過四個光點坐標利用光學立體成像解算光學成像定位系統（1）的位置及姿態。