測量場的精度分布，符合如今的高精度、大范圍的測量要求。
[0041] 下面將結(jié)合附圖對基于WMPS系統(tǒng)的移動發(fā)射站快速定向方法作進(jìn)一步地詳細(xì)描 述：
[0042] 本方法將移動型光電掃描發(fā)射站加入室內(nèi)空間測量系統(tǒng)，提供一種快速加密定向 方法，移動型光電掃描發(fā)射站對精密控制場進(jìn)行掃描，掃描光信號與同步光信號都是由發(fā) 射站發(fā)出。發(fā)射站由旋轉(zhuǎn)頭、固定基座等組成，旋轉(zhuǎn)頭內(nèi)部有兩只激光器，發(fā)出激光，旋轉(zhuǎn)頭 在高速旋轉(zhuǎn)過程中會發(fā)出掃描光信號；固定基座由一圈頻閃激光器組成，可以發(fā)射出同步 光。得到相應(yīng)的角度信息，通過后方交會方法將移動站引入全局測量坐標(biāo)系，對部分精度較 差區(qū)域進(jìn)行測量，解決由于遮擋問題而導(dǎo)致的標(biāo)定困難，同時可以補償因交會角度不合理 引起的誤差，使得測量更加的有效。
[0043] 布置若干固定發(fā)射站于測量環(huán)境，構(gòu)建初步測量場；
[0044] 使用基準(zhǔn)尺，通過激光跟蹤儀標(biāo)定基準(zhǔn)尺長度，多次測量基準(zhǔn)尺長度并取平均值 作為最終基準(zhǔn)尺長度；
[0045] 將兩個1. 5英寸工作空間測量系統(tǒng)配套的球形接收器放至基準(zhǔn)尺兩端，連接控制 盒與上位機，全空間內(nèi)垂直擺放基準(zhǔn)尺若干位置，保證基準(zhǔn)尺同時測量超過2個發(fā)射站，對 固定發(fā)射站定向；
[0046] 將所有固定發(fā)射站定向關(guān)系統(tǒng)一，建立整體測量空間坐標(biāo)系0-ΧΥΖ，即整體測量 場。
[0047] 結(jié)合發(fā)射站測量范圍，在待測區(qū)域附近布置移動站；
[0048] 在空間中布置m個控制點（m不小于6)，激光跟蹤儀依次測量控制點坐標(biāo)，得到精 確全局控制點三維坐標(biāo)值，建立精密全局控制場ο-χκγκζκ;
[0049] 將球形接收器分別放到精密全局控制點上，接收移動站的掃描光平面信號以及同 步標(biāo)記光信號，得到各個全局控制點（至少6點）在移動站坐標(biāo)系下的水平角ak和俯仰 角βk，k=1，2. · ·m;
[0050] 假設(shè)空間中，移動站坐標(biāo)系0-XJA，則有移動站坐標(biāo)系013121與控制場坐標(biāo)系 ο-χκγκζκ的旋轉(zhuǎn)平移矩陣滿足：
[0052] 其中（\，I，ZJ為移動站坐標(biāo)系下控制場各點坐標(biāo)；(Xk，Yk，Zk)為控制場坐標(biāo)系
為平移變換矩陣，tl, t2, t3為其3個未知元素
[0053] 同時，（Xu Yu滿足以下以下方程：
[0055] (ai，k Cl，0)，（a2, b2, c2, d)是兩束光平面方程法向量；
[0056] 即滿足以下方程
[0058] 已知各個控制場點在移動站坐標(biāo)系下的水平角a k和俯仰角β k，，根據(jù)光束平差 優(yōu)化建立目標(biāo)函數(shù)：
[0059]
[0060] 其中Fk為光平面約束方程，Μ為懲罰因子，f,為旋轉(zhuǎn)矩陣中正交約束方程
[0061] &滿足以下條件：
[0062]
[0063] 通過非線性最優(yōu)化算法中Levenberg-Marquardt算法，求解目標(biāo)函數(shù)，得到移動 站與全局控制場的精確定向關(guān)系，即全局控制場坐標(biāo)系到移動站坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)平移矩陣； [0064] 將定向關(guān)系確定，進(jìn)行最優(yōu)區(qū)域的坐標(biāo)解算，實現(xiàn)遮蔽區(qū)域內(nèi)的坐標(biāo)測量以及提 高整體區(qū)域的測量精度；
[0065] 將移動站布置在任意地方進(jìn)行坐標(biāo)測量，方便快捷，實現(xiàn)整體測量場的精度補償 與保證；
[0066] 綜上所述，本發(fā)明實現(xiàn)了移動發(fā)射站快速定向，以彌補整體測量場的精度丟失，有 效避免了由于交會角度較差而引起的測量誤差增加，保證了整體測量場的精度分布，符合 如今的高精度、大范圍的測量要求；再者，移動站的引入拓展了測量空間，在各種惡劣環(huán)境 中提供了一種可行性測量思路，解決一些障礙物遮擋問題，對傳統(tǒng)基準(zhǔn)尺定向方法進(jìn)行了 補充，提高了工作空間測量系統(tǒng)的適用性。
[0067] 以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和 原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種基于系統(tǒng)的移動發(fā)射站快速定向方法，其特征是，包括w下步驟： 步驟一、在測量空間內(nèi)布置多個固定發(fā)射站，通過已知固定長度的基準(zhǔn)尺定向，搭建整 體室內(nèi)空間測量系統(tǒng)，并定義整體測量空間坐標(biāo)系0-XYZ ; 步驟二、結(jié)合發(fā)射站測量范圍，在測量量程或空間受限的待測區(qū)域附近布置移動站； 步驟Ξ、在測量空間內(nèi)選取至少6個全局控制點，控制點可見為全局最佳，保證控制 點被移動站全部測到，利用單站球坐標(biāo)系統(tǒng)分別測量6個控制點坐標(biāo)，建立全局控制場 0-ΧκΥκΖκ，并統(tǒng)一至整體測量空間坐標(biāo)系0-XYZ; 步驟四、在全局控制點上布置接收器，接收器接收掃描光信號與同步光信號，已知控制 點在激光跟蹤儀坐標(biāo)系下的坐標(biāo)，通過后方交會方法，將移動站快速匹配至室內(nèi)空間測量 系統(tǒng)； 步驟五、將移動站布置在任意地方進(jìn)行坐標(biāo)測量。2. 如權(quán)利要求1所述的基于系統(tǒng)的移動發(fā)射站快速定向方法，其特征是， 步驟一搭建整體室內(nèi)空間測量系統(tǒng)的步驟如下： 步驟1-1)布置若干固定發(fā)射站于測量環(huán)境，構(gòu)建初步測量場； 步驟1-2)使用基準(zhǔn)尺，兩端放置接收器，全空間內(nèi)垂直擺放基準(zhǔn)尺若干位置，實現(xiàn)各 個固定發(fā)射站的全局定向； 步驟1-3)將所有發(fā)射站定向關(guān)系統(tǒng)一，建立整體測量空間坐標(biāo)系0-XYZ，即整體測量 場。3. 如權(quán)利要求1所述的基于wMPS系統(tǒng)的移動發(fā)射站快速定向方法，其特征是，步驟Ξ、 四將移動站匹配至控制場的步驟如下： 步驟3-1)結(jié)合發(fā)射站測量范圍，在待測區(qū)域附近布置移動站，確保移動站能夠測到控 制場的所有點； 步驟3-2)將球形接收器分別放到精密全局控制點上，接收移動站的掃描光平面信號W及同步標(biāo)記光信號，得到各個全局控制點在移動站坐標(biāo)系下的水平角ak和俯仰角0k， k二 1，2. · ·m; 步驟3-3)假設(shè)空間中，移動站坐標(biāo)系0-XiYiZi，計算出移動站坐標(biāo)系0-XiYiZi與控制場 坐標(biāo)系Ο-ΧκΥιΛ的旋轉(zhuǎn)平移矩陣初值，其中兩個坐標(biāo)系滿足W下關(guān)系：其中化，Υι，Ζι)為移動站坐標(biāo)系下控制場各點坐標(biāo)；狂k，Yk，Zk)為控制場坐標(biāo)系下控 制場各點坐標(biāo)：為旋轉(zhuǎn)變換矩陣，rl，r2…r9為其9個未知元素，為 平移變換矩陣，tl,t2,t3為其3個未知元素 步驟3-4)測得水平角ak和俯仰角0k，W及已知的控制點坐標(biāo)，根據(jù)后方交會原理， 使用光束平差優(yōu)化建立目標(biāo)函數(shù)：其中Fk為光平面約束方程，Μ為懲罰因子，fi為正交約束方程 步驟3-5)通過非線性最優(yōu)化算法，求解目標(biāo)函數(shù)，得到移動站與全局控制場的定向關(guān) 系，并轉(zhuǎn)移至整體測量空間坐標(biāo)系0-XYZ下，得到移動站與整體測量空間坐標(biāo)系的定向關(guān) 系即移動站與固定站的定向關(guān)系； 步驟3-6)根據(jù)移動站與固定站定向關(guān)系，進(jìn)行最優(yōu)區(qū)域的坐標(biāo)解算。
【專利摘要】本發(fā)明涉及工業(yè)現(xiàn)場大尺寸測量方法。為提供一種基于wMPS系統(tǒng)的移動發(fā)射站快速定向方法，在各種遮蔽區(qū)域內(nèi)實現(xiàn)全范圍測量，構(gòu)建高精度測量場，提高測量場平均精度，解決測量場部分區(qū)域精度丟失問題，適應(yīng)各種惡劣環(huán)境，符合如今高精度測量的趨勢。為此，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是，基于wMPS系統(tǒng)的移動發(fā)射站快速定向方法包括以下步驟：步驟一、在測量空間內(nèi)布置多個固定發(fā)射站；步驟二、結(jié)合發(fā)射站測量范圍，在測量量程或空間受限的待測區(qū)域附近布置移動站；步驟三、在測量空間內(nèi)選取至少6個全局控制點；步驟四、在全局控制點上布置接收器；步驟五、將移動站布置在任意地方進(jìn)行坐標(biāo)測量。本發(fā)明主要應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場大尺寸測量。
【IPC分類】G01C15/00, G01C3/00
【公開號】CN105241434
【申請?zhí)枴緾N201510689702
【發(fā)明人】林嘉睿, 邾繼貴, 任永杰, 楊凌輝, 郭思陽
【申請人】天津大學(xué)
【公開日】2016年1月13日
【申請日】2015年10月22日