[发明专利]一种基于多源坐标融合的ERS点误差修正方法

权利要求书

1.一种基于多源坐标融合的ERS点误差修正方法，其特征是，该方法首先通过激光跟踪仪多站位测量空间分布的ERS点的坐标信息；然后依次将其他站位的测量数据转换到各站位坐标系下，求取误差均匀化质心；最后任选一个站位的坐标系为全局坐标系，并将其他站位的误差均匀化质心通过坐标变化转换至该站位的坐标系下，获得修正后的结果；误差修正方法的具体步骤如下：

第一步、构建测量场，获取各站位ERS点球坐标信息

在某空旷区域四周布置N台激光跟踪仪，并依次编号为(A、B、C、...N)，同时在该区域中布置n个作为ERS点的靶球，依次编号为(1、2、3....n)，至此测量场的构建完成；开启各激光跟踪仪，依次对各个ERS点进行测量，以获取各点在不同站位下的坐标信息，形成式(1)所示的球坐标矩阵；

其中，矩阵Co_B为所有站位的激光跟踪仪测量得到的各个ERS点的球坐标信息组成的球坐标矩阵，i为矩阵行数，i＝1,2,...,N，分别对应于编号为(A、B、C....N)的激光跟踪仪，j为矩阵列数数，j＝1,2,...,n，分别对应于编号为(1、2、3.....n)的ERS点，a_i,j为第i行对应的激光跟踪仪测量的第j号ERS点的球坐标，θ_i,j为该ERS点在激光跟踪仪球坐标系下的垂直角，为该ERS点在激光跟踪仪球坐标系下的方位角，l_i,j为该ERS点在激光跟踪仪球坐标系下的极径；

第二步、多源坐标转站融合，求取误差均匀化质心

将球坐标矩阵Co_B中的每个元素值通过式(2)转换为笛卡尔坐标矩阵Co_D；

其中，b_i,j为第i行对应的激光跟踪仪测量的第j号ERS点的笛卡尔坐标，θ_i,j为该ERS点在激光跟踪仪球坐标系下的垂直角，为该ERS点在激光跟踪仪球坐标系下的方位角，l_i,j为该ERS点在激光跟踪仪球坐标系下的极径；将球坐标矩阵Co_B中的每个球坐标a_i,j均转换为笛卡尔坐标b_i,j，并组成公式(3)所示的笛卡尔坐标Co_D；

其中，矩阵Co_D为所有站位的激光跟踪仪测量得到的各个ERS点的笛卡尔坐标信息组成的笛卡尔坐标矩阵；将1号激光跟踪仪A以外的N-1个激光跟踪仪测量而得的(N-1)n个数据的笛卡尔坐标通过式(4)配准至1号激光跟踪仪A的笛卡尔坐标系下；

其中，i＝2,3,...,N，j＝1,2,...,n，b_i,j,1为第i行对应的激光跟踪仪的第j号ERS点的笛卡尔坐标向第1行对应的1号激光跟踪仪A的笛卡尔坐标系坐标转换配准后的结果，b_1,j,1为1号激光跟踪仪A的第j号ERS点的笛卡尔坐标配准后的结果，R_i,1为第i行对应的激光跟踪仪的笛卡尔坐标系转换配准到第1行对应的1号激光跟踪仪A的笛卡尔坐标系的旋转矩阵，T_i,1为第i行对应的激光跟踪仪的笛卡尔坐标系转换配准到第1行对应的1号激光跟踪仪A的笛卡尔坐标系的平移矩阵；将1号激光跟踪仪A以外的N-1个激光跟踪仪测量而得的(N-1)n个数据的笛卡尔坐标全部配准至1号激光跟踪仪A的笛卡尔坐标系后，通过式(5)求解1号激光跟踪仪A的误差均匀化质心；

其中，i＝1,2,...,N，j＝1,2,...,n，N为激光跟踪仪的个数，c_1,j为第1行对应的1号激光跟踪仪A的第j号ERS点的误差均匀化质心；重复第二步直至求出所有的N个激光跟踪仪的ERS点的误差均匀化质心；

第三步、任取站位转站，获得修正坐标

选择第x行对应的激光跟踪仪的笛卡尔坐标系为全局坐标系，通过式(6)将其余N-1个激光跟踪仪的(N-1)n个误差均匀化质心转换配准至全局坐标系下；

其中，i∈{1,2,...,N}∪{i≠x}，j＝1,2,...,n，C_i,j,x为第i行对应的激光跟踪仪的第j号ERS点的笛卡尔坐标向第x行对应的激光跟踪仪的笛卡尔坐标系坐标转换配准后的结果，C_x,j,x为第x行对应的激光跟踪仪的第j号ERS点的笛卡尔坐标配准后的结果，R_i,x为第i行对应的激光跟踪仪的笛卡尔坐标系转换配准到第x行对应的激光跟踪仪的笛卡尔坐标系的旋转矩阵，T_i,x为第i行对应的激光跟踪仪的笛卡尔坐标系转换配准到第x行对应的激光跟踪仪的笛卡尔坐标系的平移矩阵；最终得到数据集{C_i,j,x|i＝1,2,...N；j＝1,2,...,n}，即为全局坐标系下各ERS点的修正坐标。