[發明專利]平面內雙平臺相對位姿測量系統

有效

• 申請號: 201810320893.6
• 申請日: 2018-04-11
• 公開（公告）號: CN108680926B
• 公開（公告）日: 2022-03-25
• 發明（設計）人: 段三軍;李遠橋;李波;梁嘉震
• 申請（專利權）人: 北京特種機械研究所
• 主分類號: G01S17/42
• 分類號: G01S17/42
• 代理公司: 中國兵器工業集團公司專利中心 11011
• 代理人: 王雪芬

本發明涉及一種平面內雙平臺相對位姿測量系統及方法，涉及激光測距技術領域。本發明的結構包括多個激光測距儀、特制的反射面，在測量時，3臺激光測距儀同時工作，按照所測量的旋轉角ω、橫向距離、縱向距離的順序依次調整第二平臺的位置與姿態，能夠實現在非接觸的情況下第一平臺與第二平臺相對位姿的固定不變。本發明實現了平面內兩個平臺間相對位姿的高精度非接觸式測量；具有環境適應能力好、抗干擾能力強、魯棒性好、測量精度高等優勢；原理、結構簡單，改造成本低，適用于不同類型移動、非移動平臺的相對位姿測量，且便于日常維護。

技術領域

本發明涉及激光測距技術領域，具體涉及一種平面內雙平臺相對位姿測量方法。

背景技術

目前的相對位姿檢測通常基于雙目視覺、單目視覺、激光雷達成像等技術實現，有針對合作目標也有針對非合作目標的，普遍被應用于空間飛行器之間的相對位置檢測。造價相對較高，原理較為復雜，對使用環境有一定要求。

發明內容

(一)要解決的技術問題

本發明要解決的技術問題是：如何提出一種平面內雙平臺相對位姿測量方法，用于同一平面內非接觸式測量兩平臺之間相對位姿，解決兩平臺系統非接觸式聯動或是相對移動時的問題。

(二)技術方案

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種平面內雙平臺相對位姿測量系統，包括：第一激光測距儀1、第二激光測距儀2、第三激光測距儀3和反射面4，測量對象為第一平臺A和第二平臺B；

其中，第一激光測距儀1、第二激光測距儀2、第三激光測距儀3位于第一平臺A上，等間距放置，第三激光測距儀3位于第一激光測距儀1、第二激光測距儀2之間；反射面4位于第二平臺B上；

測量時，第一激光測距儀1、第二激光測距儀2、第三激光測距儀3三者同時工作，且第一激光測距儀1、第二激光測距儀2、第三激光測距儀3的測量射線處于同一平面內，此平面即為第一平臺A與第二平臺B需要測量相對位姿的平面；

所述反射面4的顏色為白色，且具有一橫截面為直角三角形的凹槽，測量時，第一激光測距儀1與第二激光測距儀2分別照射在反射面4的凹槽的兩側，第三激光測距儀3照射在凹槽內部。

優選地，所述第一平臺A為長方體。

優選地，所述第二平臺B為長方體。

優選地，所述第一平臺A與第二平臺B為尺寸相同的長方體。

優選地，所述第三激光測距儀3照射在凹槽的斜面。

優選地，所述第一平臺A與第二平臺B二者的相對距離不超過第一激光測距儀1、第二激光測距儀2、第三激光測距儀3所處位置的量程。

本發明還提供了一種利用所述的系統實現的平面內雙平臺相對位姿測量方法，包括以下步驟：

測量時，首先，根據第一激光測距儀1與第二激光測距儀2的測量數據比例得到第二平臺B相對于第一平臺A的旋轉角ω，計算公式如下：

其中，a為相鄰兩激光測距儀的間距；

其次，再根據第三激光測距儀3的測量數據大小與旋轉角ω的相對關系得出,第二平臺B相對于第一平臺A的縱向與橫向上的相對位置關系x與y。

優選地，所述第二平臺B相對于第一平臺A的縱向與橫向上的相對位置關系x與y具體為：

凹槽的直角三角形截面的斜邊的中點5相對于第一平臺A的橫向偏移距離x由如下公式得出：

其中：