一种用于激光测距多边法定位的多面体合作目标及其距离获取方法技术

本发明专利技术公开了一种用于激光测距多边法定位的多面体合作目标及其距离获取方法，其特征是多面体合作目标是由上棱台、棱柱和下棱台依次连接而成，上棱台的底面为棱柱的顶面，下棱台的顶面为棱柱的底面；上棱台和下棱台均为正八棱台；棱柱为侧面是正方形的正八棱柱；令上棱台的顶面各边长与下棱台的底面各边长相等。本发明专利技术能在合作目标上找到合适的测量点，实现多个测量基站对空间中同一点的距离测算，从而获得测量对象的待测点的空间坐标。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了，其特征是多面体合作目标是由上棱台、棱柱和下棱台依次连接而成，上棱台的底面为棱柱的顶面，下棱台的顶面为棱柱的底面；上棱台和下棱台均为正八棱台；棱柱为侧面是正方形的正八棱柱；令上棱台的顶面各边长与下棱台的底面各边长相等。本专利技术能在合作目标上找到合适的测量点，实现多个测量基站对空间中同一点的距离测算，从而获得测量对象的待测点的空间坐标。【专利说明】一种用于激光测距多边法定位的多面体合作目标及其距离 获取方法
本专利技术涉及超大几何参量测量，属于坐标测量领域，具体地说是一种用于激光测 距多边法定位的多面体合作目标及其距离获取方法。
技术介绍
随着制造业的不断发展，产品的尺寸已经达到几十甚至数百米。这就意味测量范 围也随之扩大，对超大几何参量的测量提出了现实要求。超大几何参量的测量可以通过测 量一些目标点的空间坐标，即对目标点进行定位来间接实现。近些年，超大尺寸几何参量测 量技术在工业制造领域中得到了广泛应用，比如大型飞机和轮船制造等。 利用激光测距多边法定位在一定程度上可以满足超大尺寸几何参量的测量需求。 如图1所示，多个测量基站1对测量对象A(飞机）上同一点T进行测距，根据两点间的空 间距离方程可解算出待测点的空间坐标。具体原理如下： 现假设已知测量基站Mi的二维旋转中心坐标为 【权利要求】1. 一种用于激光测距多边法定位的多面体合作目标，其特征是： 所述多面体合作目标是由上棱台、棱柱和下棱台依次连接而成，所述上棱台的底面为 所述棱柱的顶面，所述下棱台的顶面为所述棱柱的底面；所述上棱台和下棱台均为正八棱 台；所述棱柱为侧面是正方形的正八棱柱；令所述上棱台的顶面各边长以及所述下棱台的 底面各边长均为l s ;令所述上棱台的侧棱长、所述下棱台侧棱长以及所述棱柱的各边长均 为lb;且边长13和4满足式（1):(1).2. -种利用权利要求书1所述的用于激光测距多边法定位的多面体合作目标的距离 获取方法，其特征是按如下步骤进行： 步骤1、建立激光测距多边法定位坐标测量系统： 所述激光测距多边法定位坐标测量系统是用于获得测量对象的待测点坐标；所述系统 的组成包括：数量不少于三个的测量基站和目标基站；所述测量基站包括：激光测距仪、二 维旋转机构和无线测距信标节点，所述激光测距仪安装在所述二维旋转机构上，并能以所 述二维旋转机构的旋转中心为旋转点进行二维旋转，且所述激光测距仪的测距起始点与所 述旋转中心重合，所述无线测距信标节点的测距信号接收点与所述旋转中心在同一重力线 上；所述目标基站设置在所述测量对象的待测点上并由所述多面体合作目标、用于支撑所 述多面体合作目标的支架和无线测距移动节点组成，所述无线测距移动节点的测距信号发 射点、所述多面体合作目标的几何中心点以及所述待测点在同一重力线上； 步骤2、调整目标基站和测量基站的位姿并建立测距扫描坐标系； 将所述多面体合作目标通过支架水平放置在测量对象上，使得所述多面体合作目标的 上棱台顶面与水平面平行； 选择所述激光测距多边法定位坐标测量系统中任意一个测量基站为主测量基站；将所 述主测量基站水平放置，使得所述主测量基站的二维旋转机构能进行水平方向的旋转以及 俯仰方向的旋转；控制所述主测量基站的二维旋转机构的旋转方向使得所述主测量基站的 激光测距仪的测距光线与水平面平行；控制所述激光测距多边法定位坐标测量系统中其他 测量基站的二维旋转机构的旋转方向，使得其他激光测距仪的测距光线与主测量基站的激 光测距仪的测距光线平行且射出方向一致； 以所述主测量基站的二维旋转机构旋转中心为原点，以所述主测量基站的激光测距仪 的测距光线的射出方向为Y轴正方向；以垂直于水平面向下的方向为Z轴正方向；通过右 手螺旋定则获得X轴正方向，从而建立测距扫描坐标系0-ΧΥΖ ; 步骤3、获得所述多面体合作目标的几何中心点的初始坐标和扫描基站的二维旋转机 构旋转中心的初始坐标； 选择所述激光测距多边法定位坐标测量系统中任意一个测量基站为扫描基站，利用所 述无线测距信标节点和所述无线测距移动节点获得在所述测距扫描坐标系0-ΧΥΖ下所述 多面体合作目标几何中心点的初始坐标（X H，yH，ZH)，以及所述扫描基站的二维旋转机构的 旋转中心的初始坐标（x E，yE，zE); 步骤4、所述扫描基站的激光测距仪以水平转角Λ和俯仰转角ω(ι进行旋转；从而使所 述扫描基站的激光测距仪测距光线照射到所述多面体合作目标上，并在所述多面体合作目 标上形成测距光点； 4. 1利用式（2)获得所述水平转角ft =(2) 式（2)中，水平转角％为所述扫描基站的激光测距仪测距光线在所述测距扫描坐标系 0-ΧΥΖ中XY平面上的投影与XZ平面的夹角，并以Z轴正方向上法平面的顺时针方向为水平 转角魏的正方向； 利用式（3)获得所述俯仰转角ω(1 :(3) 式⑶中，俯仰转角％为所述测距光线与所述测距扫描坐标系0-ΧΥΖ中的ΧΥ平面的 夹角，以远离Ζ轴负方向俯仰转角的正方向； 4. 2利用所述扫描基站的激光测距仪获得在水平转角％和俯仰转角ω(ι下扫描基站的 二维旋转机构旋转中心到所述多面体合作目标几何中心点的初始距离值屯； 步骤5:保持俯仰转角％不变，所述扫描基站以等间隔的角度增量在水平角内进行测距扫描； 5. 1将所述扫描基站的二维旋转机构在水平方向上以角度进行旋转，以 达到水平测距扫描的初始角度，并记录所述初始角度为水平转角《 ? 利用所述扫描基站的激光测距仪获得在水平转角ft和俯仰转角ω ^下扫描基站的二维 旋转机构旋转中心到所述多面体合作目标几何中心点的距离值dn ; 5. 2所述扫描基站的二维旋转机构以水平转角錢为起始点，以角度增量为 旋转单位，在水平方向上进行旋转直至水平转角大于角度为止，依次记 录水平转角{Φ2, Φ3，…，Φη};利用所述扫描基站的激光测距仪获得与所述水平转角{Φ2， φ3，…，φη} -一对应的距离值{d12, d13，…，dln};从而获得所述扫描基站的激光测距仪在水内进行测距扫描时的距离值{dn，d 12, d13,…，dln}; 所述角度增量中，d。为所述多面体合作目标上的测距光点在测距光线法面 方向上的移动距离； 步骤6 :从所述距离值{dn，d12, d13，…，dln}中提取位于所述多面体合作目标上的距离 值； 6. 1从所述距离值{dn, d12, d13,…，dln}中选出最小值dn，2彡i彡n-1 ;并利用式（4) 和式（5)依次获得扎与之间距离值的前向差分值▽ j以及dlk与d1(k+1)之间距离值 的后向差分值Ak，2彡j彡i，i彡k彡n-1 ; ▽ j = diU-1 厂 du (4) A k = dKk+D-dik (5) 6. 2若所述前向差分值▽」大于lb，则从所述距离值{dn，d12, d13，…，dln}中去除dn至 cWd之间的测距值；若所述后向差分值Ak大于lb，贝丨J从所述距离值{dn，d 12, d13,…，dln} 中去除d1(k+1)至dln之间测距值；从而获得位于所述多面体合作目标上的水平距离值 {dij, ···, dlk}本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于激光测距多边法定位的多面体合作目标，其特征是：所述多面体合作目标是由上棱台、棱柱和下棱台依次连接而成，所述上棱台的底面为所述棱柱的顶面，所述下棱台的顶面为所述棱柱的底面；所述上棱台和下棱台均为正八棱台；所述棱柱为侧面是正方形的正八棱柱；令所述上棱台的顶面各边长以及所述下棱台的底面各边长均为ls；令所述上棱台的侧棱长、所述下棱台侧棱长以及所述棱柱的各边长均为lb；且边长ls和lb满足式(1)：ls=(2-1)lb---(1).]]>

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：余晓芬，张红英，胡进忠，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34