[发明专利]一种基于距离交汇的舱体位姿动态测量方法及系统

权利要求书

1.一种基于距离交汇的舱体位姿动态测量方法，其特征在于，包括如下步骤：

A、利用舱体位姿测量模块测量舱体姿态信息的步骤；

B、接收所述的舱体姿态信息，利用测距信息时间同步模块，并根据全站仪的测距信息预测当前时刻的距离信息，使三个全站仪测距信息达到时钟同步和时延消除；

C、进行舱体距离交汇位置解算的步骤；

步骤B具体为：利用GNSS和IMU融合信息中携带的高精度时钟信号、舱体运动速度及位置信息，根据全站仪的测距信息预测当前时刻的距离信息，从而实现三个全站仪测距信息的时钟同步和时延消除；

其中，根据当前GNSS/IMU测量舱体上反射棱镜的坐标和全站仪坐标求得反射棱镜到全站仪的距离信息，将此距离信息与之前保存的10个全站仪真实测距信息组成关于时间的二维序列，对此序列进行三阶多项式拟合，将当前时刻带入拟合的多项式得到当前时刻的距离信息。

2.根据权利要求1所述基于距离交汇的舱体位姿动态测量方法，其特征在于，步骤A所述利用舱体位姿测量模块测量舱体姿态信息的过程，具体为：通过全球导航卫星系统GNSS与惯性设备IMU融合，综合利用GNSS与IMU，测量舱体的姿态信息，即舱体坐标系相对全局坐标系的三个欧拉角。

3.根据权利要求1所述基于距离交汇的舱体位姿动态测量方法，其特征在于，步骤C所述进行舱体距离交汇位置解算的步骤，具体为：通过位置解算模块，对舱体位姿信息的六个未知量，即x、y、z三个位置和α、β、γ三个姿态角度进行解算；其中，所述的三个姿态角度通过GNSS和IMU融合精确测量得到，所述三个位置信息通过三个距离已知量解算得到。

4. 根据权利要求3所述基于距离交汇的舱体位姿动态测量方法，其特征在于，所述进行舱体距离交汇位置解算的步骤，具体包括求的舱体位置P0的过程：

（1）

其中：为舱体姿态，P1、P2、…、P6分别为6个全站仪的坐标；B1、B2、…、B6分别为反射棱镜在舱体坐标系下的坐标位置；d1、d2、…、d6分别为全站仪测距信息；P0为要解算的舱体位置。

5.一种基于距离交汇的舱体位姿动态测量系统，其特征在于，包括顺次连接的舱体位姿测量模块、测距信息时间同步模块和位置解算模块；其中：

所述舱体位姿测量模块，用于综合利用GNSS测量精度的长期稳定性与惯性测量设备短期高精度高动态测量的优势，测量出舱体的高精度姿态信息；

所述测距信息时间同步模块，用于根据GNSS和IMU融合信息中携带的高精度时钟信号、舱体运动速度及位置信息，并根据全站仪的测距信息准确预测当前时刻的距离信息，以实现三个全站仪测距信息的时钟同步和时延消除；

所述位置解算模块，用于根据舱体位姿信息的未知量，对舱体位置进行解算，得到舱体位置数据；

所述测距信息时间同步模块具体为：利用GNSS和IMU融合信息中携带的高精度时钟信号、舱体运动速度及位置信息，根据全站仪的测距信息预测当前时刻的距离信息，从而实现三个全站仪测距信息的时钟同步和时延消除；

其中，根据当前GNSS/IMU测量舱体上反射棱镜的坐标和全站仪坐标求得反射棱镜到全站仪的距离信息，将此距离信息与之前保存的10个全站仪真实测距信息组成关于时间的二维序列，对此序列进行三阶多项式拟合，将当前时刻带入拟合的多项式得到当前时刻的距离信息。

6.根据权利要求5所述基于距离交汇的舱体位姿动态测量系统，其特征在于，所述舱体位姿测量模块的姿态测量精度能够达到0.05°以内。

7.根据权利要求5所述基于距离交汇的舱体位姿动态测量系统，其特征在于，利用所述位置解算模块，在测距范围300米时，舱体的位置精度小于2.2mm。