买专利卖专利找龙图腾，真高效！ 查专利查商标用IPTOP,全免费！专利年费监控用IP管家,真方便！

申请/专利权人：大连理工大学

摘要：本发明属于数字化测量领域，公开基于测量不确定度的激光组网全局定位精度评价方法，先采用激光跟踪仪组网测量获得公共点和目标点坐标，求解出局部与全局坐标系之间的转站参数，进而推导出转站参数协方差矩阵；基于局部坐标系内目标点协方差矩阵和转站参数协方差矩阵，求解出转站后目标点的协方差矩阵，并计算其不确定度椭球体积；同时，构建出测点不确定度椭球体积与原始测距的函数关系，在此基础上计算出任意目标点转站后“等效测距”。通过与常规激光跟踪仪距离‑精度评价准则建立映射关系，实现转站后目标点的坐标精度的准确、直观评价。该方法无需借助标准器或者标准距离信息，即可实现大型构件全局定位精度的先验评价，具有广阔的应用前景。

主权项：1.一种基于测量不确定度的激光组网全局定位精度评价方法，其特征在于，步骤如下：第一步，激光组网测量站位内公共点协方差矩阵及转站参数求解首先，采用激光跟踪仪组网测量获得全局坐标系内公共点坐标pG和局部坐标系内公共点坐标pL和目标点坐标qL，并结合各测点角度、距离的测量不确定度，计算出局部测量坐标系内测点的协方差矩阵，如式1； 式中，l为测距，θ和分别为水平角和竖直角，σl、σθ与分别为激光跟踪仪测距、水平角及竖直角的标准不确定度；c、s分别表示cosine函数与sine函数；然后，利用公共点拟合残差最小化原理，求解局部坐标系与全局坐标系之间的转站参数，如式2； 式中，k为尺度缩放因子、同尺度测量条件下为常量1，n为公共点的数量，pLi和pGi分别为局部坐标系内和全局坐标系内第i个公共点坐标，RL-G和TL-G为局部坐标系转换到全局坐标系的旋转矩阵和平移向量，如式3所示； 式中，γ、β、α分别表示绕X轴、Y轴、Z轴的旋转角；tx、ty、tz分别为沿X轴、Y轴、Z轴的平移参数；为提升转站精度，在局部坐标系与全局坐标系之间设置中间坐标系，局部坐标系先转换至中间坐标系，再由中间坐标系转换至全局坐标系，如式4所示； 式中，qL表示局部坐标系内目标点坐标，表示qL转换至全局坐标系的目标点坐标，RL-M和TL-M分别为局部坐标系转换到中间坐标系的旋转矩阵和平移向量，RM-G和TM-G分别为中间坐标系转换到全局坐标系的旋转矩阵和平移向量；中间坐标系和全局坐标系之间仅存在微小转角，此时将非线性旋转矩阵转化为线性旋转矩阵，如式5； 式中，和为中间坐标系与全局坐标系之间的微小旋转角；构建出转站参数线性求解模型，如式6； 式中，E为误差函数，Ai为中间坐标系内第i个公共点构成的系数矩阵、bi为全局坐标系内第i个公共点构成的向量，ξ为转站参数向量；第二步，转站参数协方差矩阵和中间坐标系内目标点协方差矩阵求解首先，计算出误差函数E对转站参数的梯度向量MGΘ,ξ，如式7； 其中，Θ为全局坐标系、中间坐标系内公共点构成的矩阵；进而求解出转站参数协方差矩阵uξ，如式8； 式中，UΘ为全局坐标系、中间坐标系内公共点协方差矩阵构成的块对角矩阵，为MGΘ,ξ对公共点坐标的偏导矩阵，为MGΘ,ξ对转站参数的偏导矩阵；然后，基于局部坐标系内目标点的协方差矩阵，计算出中间坐标系内对应目标点的协方差矩阵，如式9；uqiM＝kRL-MuqiLkRL-MT9式中，uqiL和uqiM分别为局部坐标系和中间坐标系内第i个目标点的协方差矩阵；第三步，转站后目标点坐标协方差矩阵及椭球体积求解目标点由局部坐标系转换至全局坐标系后，其坐标协方差矩阵与转站参数协方差矩阵、原始测量坐标系下坐标协方差矩阵有关，如式10； 式中，Jξ、Jqi分别为转站后目标点三维坐标对转站参数和中间坐标系内目标点坐标的雅可比矩阵，为转站后第i个目标点的坐标协方差矩阵；对上述协方差矩阵进行奇异值分解，如式11； 式中，σ1v1、σ2v2、σ3v3分别为全局坐标系内目标点测量不确定度椭球长轴、中轴和短轴的半轴长度；v1、v2、v3分别为不确定度椭球的长轴方向向量、中轴方向向量和短轴方向向量；然后，计算出转站到全局坐标系后各目标点坐标不确定度椭球体积V，如式12； 第四步，目标点等效测距计算与激光组网全局定位精度评价根据几何法分析测量坐标系内目标点坐标不确定椭球各轴方向，不确定度椭球的短轴v3*方向为激光跟踪仪的光线射出方向，长轴v1*在测量坐标系Z轴与短轴构成的平面内且垂直于短轴v3*，中轴v2*与长轴、短轴均正交，可根据右手定则计算出中轴v2*，如式13； 则测量不确定度椭球的长轴、中轴及短轴的半轴长度分别为： 式中，σ1v1*、σ2v2*、σ3v3*分别为测量不确定度椭球的长轴、中轴、短轴的半轴长；利用几何法计算出测量坐标系内目标点的坐标测量不确定度椭球体积V*，如式15； 对任意一个目标点而言，其坐标测量不确定度椭球的立方根与测距存在明确的映射关系，如式16； 式中，η为不确定度椭球立方根与测距的比值系数；最后，转站后目标点的“等效测距”可由式17求得；

全文数据：

权利要求：

百度查询： 大连理工大学 基于测量不确定度的激光组网全局定位精度评价方法