[发明专利]一种激光平面扫描网络的空间测量定位方法

权利要求书

1.一种激光平面扫描网络的空间测量定位方法，其特征在于，按以下步骤实现：

1）每台发射基站中安装有两个具有固定偏置角的线激光器，分别是激光器1和激光器2，并且发出的两个激光平面与竖直面呈一定夹角；

2）两台或两台以上的发射基站在伺服电机的驱动下对空间进行扫描，同时对各发射基站进行编号，并设置相应转速，以3000 r/min为起点，每台发射基站依次增加100 r/min；

3）建立各发射基站坐标系，并以发射基站1坐标系作为系统世界坐标系；

4）接收器通过光电池将接收到的激光信号转化为电信号，并通过“FPGA+ARM”的数据处理系统对电信号的脉冲时序信息进行提取、识别和分离，同时记录光电池接收激光信号波峰位置的时间t；

5）测量接收器接收到激光器1和激光器2的峰值信号时间分别记为t_峰值1i和t_峰值2i,参考接收器接收到激光器1的峰值信号时刻作为计时零点，记为t_0i,并分别计算激光平面1和激光平面2的旋转角度θ_1i和θ_2i：

式中，

— 发射基站编号；

— 发射基站转速；

6）分别计算激光器1和激光器2扫过测量接收器时激光平面的空间方程：

式中，

— 激光平面在零点位置的法向量；

— 测量接收器坐标；

— 激光平面从零点位置到测量接收器位置的旋转矩阵，

7）分别计算从各发射基站到测量接收器的空间直线方程：

式中，

— 发射基站编号；

— 发射基站到测量接收器的空间直线；

— 激光平面1在零点位置的法向量；

— 激光平面2在零点位置的法向量；

— 激光平面1从零点位置到测量接收器位置的旋转矩阵；

— 激光平面2从零点位置到测量接收器位置的旋转矩阵；

— 测量接收器坐标；

8）将各发射基站坐标系转换到世界坐标系下，并得到世界坐标系下各发射基站到测量接收器的空间直线方程：

式中，

— 发射基站编号；

— 发射基站到测量接收器的空间直线；

— 发射基站坐标系到世界坐标系的旋转矩阵；

— 发射基站坐标系到世界坐标系的平移矩阵；

9）推导出最终系统空间定位模型；

式中，

— 发射基站编号；

— 激光平面1在零点位置的法向量；

— 激光平面2在零点位置的法向量；

— 激光平面1从零点位置到测量接收器位置的旋转矩阵；

— 激光平面2从零点位置到测量接收器位置的旋转矩阵；

— 发射基站坐标系到世界坐标系的旋转矩阵；

— 发射基站坐标系到世界坐标系的平移矩阵；

— 测量接收器坐标；

10）利用最小二乘优化求解系统定位模型，确定测量接收器空间坐标，最终实现系统定位。