[发明专利]刚性物体空间自由姿态测量装置及方法及数据分析方法

权利要求书

1.刚性物体空间自由姿态测量装置，其特征在于，包括平面正交四向光标发生装置(1)和线阵CCD(8)，所述线阵CCD具有数据输出接口。

2.如权利要求1所述的刚性物体空间自由姿态测量装置，其特征在于，所述平面正交四向光标发生装置(1)为平面正交四向十字光标发生装置，在外壳的四个方向设置有光标输出窗口。

3.如权利要求1所述的刚性物体空间自由姿态测量装置，其特征在于，所述平面正交四向光标发生装置(1)包括分光棱镜(15)、水平方向扩束镜(17)、水平方向柱面镜(19)、垂直方向扩束镜、垂直方向柱面镜、反射镜组(16)和分光棱镜组(18)。

4.如权利要求3所述的刚性物体空间自由姿态测量装置，其特征在于，所述平面正交四向光标发生装置(1)还包括激光器(3)，激光器(3)内置于平面正交四向光标发生装置(1)。

5.如权利要求3所述的刚性物体空间自由姿态测量装置，其特征在于，所述平面正交四向光标发生装置(1)还包括激光器(3)，激光器(3)分离于平面正交四向光标发生装置(1)的主体，通过光纤与平面正交四向光标发生装置(1)的主体内部光路连接。

6.如权利要求1所述的刚性物体空间自由姿态测量装置，其特征在于，所述线阵CCD包括分布在4个方向的4组CCD相机，每组包括互相垂直的两台相机。

7.刚性物体空间自由姿态测量数据分析方法，其特征在于，包括下述步骤：

A、进行线状激光光斑分布的数据采集；

B、求出其质心位置Co和线状光斑的半高宽τ；根据τ的情况确定M个合理的τj；

C、以Co为中心，根据τ的情况确定N个将来用于数据截断和获取的数据中心Ci；

D、以Ci为中心、τj为数据半径从原始数据曲线中获取本次用于计算的各个数据值，以截取的这些数据为基础，按照重心法计算出一个质心位置Cji；在相同的τj、不同的Ci下，计算获得一系列的Cji，Cji构成一条质心轨迹变化的扫描线Lj；

E、在不同的τj下，重复上述计算过程，获得一系列的质心轨迹变化的扫描线Lj；

F、求解所有扫描线Lj的交汇点Co，将此Co作为本次测量的位置质心。

8.刚性物体空间自由姿态测量方法，其特征在于，包括下述步骤：

将线阵CCD按水平位置的四个方向安装在地球坐标系(9)中，位置固定；将平面正交四向光标发生装置安装在被测物体上并固定于其上，将其看作参考坐标系(7)，并确定在初始状态时四束激光束可以照射在CCD表面上；线阵CCD的输出信号由计算机(10)进行采集和数值化，通过预定算法进行位置关系逆解，最终获得被测量物体的姿态变化。