[發(fā)明專利]一種激光跟蹤測量系統(tǒng)連續(xù)跟蹤測量方法及裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611147989.4
• 申請日: 2016-12-13
• 公開（公告）號: CN106595654A
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊凌輝;邾繼貴;孫博;任永杰;林嘉睿;徐秋宇
• 申請（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號: G01C21/16
• 分類號: G01C21/16;G01C25/00
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所12201
• 代理人: 李林娟

1.一種激光跟蹤測量系統(tǒng)連續(xù)跟蹤測量方法，其特征在于，所述測量方法包括以下步驟：

慣性測量裝置根據(jù)自身更新算法測得其自身相對于初始坐標(biāo)系的位置和姿態(tài)；

激光跟蹤測量系統(tǒng)測量合作靶標(biāo)，并通過坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換得到慣性測量裝置相對于初始坐標(biāo)系的位置和姿態(tài)；

利用最優(yōu)估計算法對激光跟蹤測量值和慣性測量值進(jìn)行融合優(yōu)化，得到慣性測量裝置當(dāng)前位置和姿態(tài)的最優(yōu)估計值，并估計誤差系數(shù)；

若目標(biāo)保持鎖定狀態(tài)，激光跟蹤測量系統(tǒng)不斷估計并修正累積誤差；

當(dāng)光路中斷目標(biāo)丟失時，慣性測量裝置利用中斷前一刻位置和姿態(tài)的最優(yōu)測量值和誤差系數(shù)繼續(xù)測量，連續(xù)輸出自身位置和姿態(tài)測量值；

根據(jù)慣性測量裝置坐標(biāo)系到目標(biāo)坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換關(guān)系，計算合作靶標(biāo)當(dāng)前的位置，并反饋至激光跟蹤測量系統(tǒng)進(jìn)行自動瞄準(zhǔn)，恢復(fù)跟蹤測量；

慣性測量裝置的輸出填補(bǔ)光路中斷期間的測量數(shù)據(jù)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種激光跟蹤測量系統(tǒng)連續(xù)跟蹤測量方法，其特征在于，所述測量方法還包括：

將慣性測量裝置剛性聯(lián)接于被測目標(biāo)上，定義慣性測量裝置的坐標(biāo)系；

將合作靶標(biāo)固定在被測目標(biāo)上，以合作靶標(biāo)的自身結(jié)構(gòu)建立目標(biāo)坐標(biāo)系，并標(biāo)定由慣性測量裝置坐標(biāo)系到目標(biāo)坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換關(guān)系。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種激光跟蹤測量系統(tǒng)連續(xù)跟蹤測量方法，其特征在于，所述測量方法還包括：

在初始位置定義慣性測量裝置初始坐標(biāo)系；定義激光跟蹤測量系統(tǒng)自身的坐標(biāo)系為激光跟蹤測量坐標(biāo)系，并標(biāo)定初始坐標(biāo)系與激光跟蹤測量坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換關(guān)系。

4.一種用于實施權(quán)利要求1-3中任一權(quán)利要求所述的一種激光跟蹤測量系統(tǒng)連續(xù)跟蹤測量方法的測量裝置，其特征在于，所述測量裝置包括：激光跟蹤儀、6D傳感器、慣性測量單元；

慣性測量單元與6D傳感器均連接到機(jī)器人末端法蘭上，在機(jī)器人高速運(yùn)動過程中兩者始終保持剛性固定連接關(guān)系；

機(jī)器人運(yùn)動過程中，在沒有遮擋的情況下，慣性測量單元與激光跟蹤儀同步測量；

當(dāng)跟蹤過程中光線被障礙物遮擋，光路中斷目標(biāo)丟失時，慣性測量單元利用中斷前一刻的最優(yōu)估計值以及誤差系數(shù)繼續(xù)保持自主測量，連續(xù)輸出自身位置和姿態(tài)的測量值；

根據(jù)坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換關(guān)系得到6D傳感器原點的坐標(biāo)；

慣性測量單元經(jīng)過誤差系數(shù)修正，在有限時間內(nèi)仍然能夠保持位置精度；

將6D傳感器原點的坐標(biāo)反饋至激光跟蹤儀的控制系統(tǒng)，一方面控制激光束自動瞄準(zhǔn)目標(biāo)，實現(xiàn)了跟蹤功能，另一方面，慣性測量單元的輸出填補(bǔ)光路中斷期間的測量數(shù)據(jù)。