基于多準(zhǔn)直光的位姿測(cè)量方法及應(yīng)用研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，常要求同時(shí)監(jiān)測(cè)工件、零部件和目標(biāo)物體在空間的位置姿態(tài)。例如在高精度衛(wèi)星攝影測(cè)量中，要求精確確定三線陣CCD測(cè)繪相機(jī)的內(nèi)方位元素（像主點(diǎn)、主距及相機(jī)夾角）。但受衛(wèi)星發(fā)射的振動(dòng)以及失重、溫度變化等影響，測(cè)繪相機(jī)在軌運(yùn)行期間探測(cè)器和鏡頭位姿會(huì)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(cè)繪精度提高的重要因素。在軌監(jiān)測(cè)內(nèi)參數(shù)的變化是一種理想解決方法，但相機(jī)探測(cè)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(gè)參數(shù)的變

2、化可能會(huì)連帶引起其它多個(gè)參數(shù)的變動(dòng)，傳統(tǒng)單參數(shù)測(cè)量方法難以勝任。因此，多自由度、多參數(shù)同時(shí)測(cè)量方法與技術(shù)是國(guó)內(nèi)外航天、航空、機(jī)械、儀表等眾多領(lǐng)域的一個(gè)重點(diǎn)研究方向和技術(shù)難點(diǎn)。
　　本論文在綜合分析國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究的基礎(chǔ)上，首先研究了基于光開(kāi)關(guān)的多路LED準(zhǔn)直技術(shù)，以獲得高精度的準(zhǔn)直光線基準(zhǔn);在此基礎(chǔ)上，提出了一種簡(jiǎn)化的四自由度測(cè)量方法和一種六自由度同時(shí)測(cè)量方法，實(shí)現(xiàn)物體位姿的測(cè)量，構(gòu)建了相應(yīng)的測(cè)量系統(tǒng)并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，驗(yàn)證了所提出的

3、測(cè)量方法的有效性;最后以航天測(cè)繪相機(jī)為研究對(duì)象，展開(kāi)位姿測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用研究，提出了基于多準(zhǔn)直光的測(cè)繪相機(jī)內(nèi)參數(shù)在軌監(jiān)測(cè)方法，完成了監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、研制工作，進(jìn)行了特性測(cè)試研究，驗(yàn)證了其可行性和有效性。
　　概括起來(lái)，本學(xué)位論文主要工作與創(chuàng)新點(diǎn)有:
　　1.提出了將基于單模光纖耦合的LED和光開(kāi)關(guān)分光相結(jié)合的多路準(zhǔn)直光獲取方法，構(gòu)建了對(duì)應(yīng)的準(zhǔn)直系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:各路準(zhǔn)直光穩(wěn)定性高、同源性好，可以作為多自由度測(cè)量的光線基準(zhǔn);采用

4、準(zhǔn)共路光線漂移補(bǔ)償方法，可進(jìn)一步減少空氣擾動(dòng)對(duì)準(zhǔn)直測(cè)量的影響。
　　2.提出了基于雙準(zhǔn)直光的四自由度測(cè)量和基于三準(zhǔn)直光的六自由度測(cè)量方法，建立了對(duì)應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，仿真計(jì)算了各誤差之間的相互串?dāng)_問(wèn)題，在此基礎(chǔ)上，搭建了對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該方法的可行性。
　　3.提出了基于多準(zhǔn)直光的三線陣CCD航天測(cè)繪相機(jī)內(nèi)參數(shù)在軌監(jiān)測(cè)方法，建立了包含全部36個(gè)自由度的相機(jī)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型，通過(guò)仿真分析確定了影響相機(jī)夾角的5個(gè)關(guān)鍵自由度參