基于多準直光的位姿測量方法及應(yīng)用研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代科學技術(shù)的發(fā)展，常要求同時監(jiān)測工件、零部件和目標物體在空間的位置姿態(tài)。例如在高精度衛(wèi)星攝影測量中，要求精確確定三線陣CCD測繪相機的內(nèi)方位元素（像主點、主距及相機夾角）。但受衛(wèi)星發(fā)射的振動以及失重、溫度變化等影響，測繪相機在軌運行期間探測器和鏡頭位姿會發(fā)生變化，從而引起內(nèi)方位元素的改變，這已成為制約測繪精度提高的重要因素。在軌監(jiān)測內(nèi)參數(shù)的變化是一種理想解決方法，但相機探測器和鏡頭空間位姿變化引起的是多參數(shù)的綜合變化，一個參數(shù)的變

2、化可能會連帶引起其它多個參數(shù)的變動，傳統(tǒng)單參數(shù)測量方法難以勝任。因此，多自由度、多參數(shù)同時測量方法與技術(shù)是國內(nèi)外航天、航空、機械、儀表等眾多領(lǐng)域的一個重點研究方向和技術(shù)難點。
　　本論文在綜合分析國內(nèi)外相關(guān)研究的基礎(chǔ)上，首先研究了基于光開關(guān)的多路LED準直技術(shù)，以獲得高精度的準直光線基準;在此基礎(chǔ)上，提出了一種簡化的四自由度測量方法和一種六自由度同時測量方法，實現(xiàn)物體位姿的測量，構(gòu)建了相應(yīng)的測量系統(tǒng)并進行了實驗研究，驗證了所提出的

3、測量方法的有效性;最后以航天測繪相機為研究對象，展開位姿測量技術(shù)的應(yīng)用研究，提出了基于多準直光的測繪相機內(nèi)參數(shù)在軌監(jiān)測方法，完成了監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計、研制工作，進行了特性測試研究，驗證了其可行性和有效性。
　　概括起來，本學位論文主要工作與創(chuàng)新點有:
　　1.提出了將基于單模光纖耦合的LED和光開關(guān)分光相結(jié)合的多路準直光獲取方法，構(gòu)建了對應(yīng)的準直系統(tǒng)。實驗結(jié)果表明:各路準直光穩(wěn)定性高、同源性好，可以作為多自由度測量的光線基準;采用

4、準共路光線漂移補償方法，可進一步減少空氣擾動對準直測量的影響。
　　2.提出了基于雙準直光的四自由度測量和基于三準直光的六自由度測量方法，建立了對應(yīng)的數(shù)學模型，仿真計算了各誤差之間的相互串擾問題，在此基礎(chǔ)上，搭建了對應(yīng)的實驗系統(tǒng)，通過實驗驗證了該方法的可行性。
　　3.提出了基于多準直光的三線陣CCD航天測繪相機內(nèi)參數(shù)在軌監(jiān)測方法，建立了包含全部36個自由度的相機系統(tǒng)數(shù)學模型，通過仿真分析確定了影響相機夾角的5個關(guān)鍵自由度參