[发明专利]全站仪多方位坐标测量方法

权利要求书

1.全站仪多方位坐标测量方法，其特征在于：所述方法包括：

在多体机械结构上建立全局坐标系和局部坐标系，并选定全局坐标系下的至少三个第一坐标点以及局部坐标系下的至少三个第二坐标点；

将单台全站仪分多个方位放置，保持各个第一坐标点和各个第二坐标点的位置不变，利用该全站仪测量每个方位的各个第一坐标点和各个第二坐标点的位置，以及测量每个方位的各个第一坐标点和各个第二坐标点的斜距、水平角和垂直角，并将斜距、水平角和垂直角转化为全站仪坐标；

在每个方位测量时，根据各个第一坐标点的全站仪坐标和全局坐标，求解从全站仪坐标系到全局坐标系的第一转换矩阵；将各个第二坐标点的全站仪坐标代入第一转换矩阵，求解得到各个第二坐标点的全局坐标；根据各个第二坐标点的全局坐标和局部坐标，求解从全局坐标到局部坐标的第二转换矩阵；

在局部坐标系下选取一个第二坐标点，将该第二坐标点的全局坐标代入各个方位的第二转换矩阵，求解得到该第二坐标点的理论局部坐标，并与该第二坐标点的实际局部坐标进行比较，选择误差最小的一个方位对应的第一转换矩阵和第二转换矩阵；

所述根据各个第一坐标点的全站仪坐标和全局坐标，求解从全站仪坐标系到全局坐标系的第一转换矩阵，具体包括：

将各个第一坐标点的全站仪坐标和全局坐标代入坐标转换公式，求解从全站仪坐标系到全局坐标系的第一转换矩阵；

当第一坐标点为三个时，直接采用求解出的从全站仪坐标系到全局坐标系的第一转换矩阵；当第一坐标点为四个或以上时，选定其中三个从全站仪坐标系到全局坐标系的第一转换矩阵误差较小的第一坐标点，重新求解从全站仪坐标系到全局坐标系的第一转换矩阵；

所述根据各个第二坐标点的全局坐标和局部坐标，求解从全局坐标到局部坐标的第二转换矩阵，具体包括：

将各个第二坐标点的全局坐标和局部坐标代入坐标转换公式，求解从全局坐标到局部坐标的第二转换矩阵；

当第二坐标点为三个时，直接采用求解出的从全局坐标到局部坐标的第二转换矩阵；当第二坐标点为四个或以上时，选定其中三个从全站仪坐标系到全局坐标系的第二转换矩阵误差较小的第二坐标点，重新求解从全局坐标到局部坐标的第二转换矩阵。

2.根据权利要求1所述的全站仪多方位坐标测量方法，其特征在于：所述求解从全站仪坐标系到全局坐标系的第一转换矩阵，具体包括：

求解从全站仪坐标系到全局坐标系的第一旋转矩阵和第一平移矩阵，引入齐次坐标，将第一旋转矩阵和第一平移矩阵合并成第一转换矩阵。

3.根据权利要求2所述的全站仪多方位坐标测量方法，其特征在于：所述将第一旋转矩阵和第一平移矩阵合并成第一转换矩阵，如下式：

其中，R表示第一旋转矩阵，T表示第一平移矩阵，P表示第一转换矩阵，(x,y,z)表示第一坐标点的全站仪坐标，(xc,yc,zc)表示第一坐标点的全局坐标，(x,y,z,1)表示第二坐标点的全站仪坐标，(xc,yc,zc,1)表示第二坐标点的全局坐标。

4.根据权利要求1所述的全站仪多方位坐标测量方法，其特征在于：所述求解从全局坐标到局部坐标的第二转换矩阵，具体包括：

求解从全局坐标到局部坐标的第二旋转矩阵和第二平移矩阵，引入齐次坐标，将第二旋转矩阵和第二平移矩阵合并成第二转换矩阵。

5.根据权利要求4所述的全站仪多方位坐标测量方法，其特征在于：所述将第二旋转矩阵和第二平移矩阵合并成第二转换矩阵，如下式：

其中，R1表示第二旋转矩阵，T1表示第二平移矩阵，Q表示第二转换矩阵，(xo,yo,zo,1)表示第二坐标点的局部坐标，(xc,yc,zc,1)表示第二坐标点的全局坐标。