[发明专利]基于绝对测距类仪器非自由设站的三维控制网构建方法

说明书

本发明涉及基于绝对测距类仪器非自由设站的三维控制网构建方法，属于精密工业与工程测量领域。该方法为：1)采用绝对测距类仪器测量每个控制点与除该控制点外的所有控制点之间的绝对距离，根据各个控制点之间的绝对距离构建平差模型；2)利用LM算法对各个控制点的三维坐标进行坐标概算，得到各控制点的近似坐标：LM算法中的迭代参数根据超定非线性方程组在每次迭代解集处的值及缩放因子计算得到，根据每次迭代的收敛情况自适应调整缩放因子及每次迭代的解集；3)利用各控制点的近似坐标对平差模型进行平差解算，根据平差解算结果构建三维控制网。本发明的方法所建立的三维控制网精度高，能够实现免自标定的空间三维坐标交会测量。

技术领域

本发明属于精密工业与工程测量领域，具体涉及基于绝对测距类仪器非自由设站的三维控制网构建方法。

背景技术

现代工业、装备制造业等精密工程在加工制造及设备安装等方面，对空间点三维坐标精度提出了极高的要求。目前，激光测距类仪器测距精度最高可达±0.3μm/m，远高于测角精度(目前最高可达±0.5″)，激光多边法坐标测量系统不仅可以避免角度值的引入，而且以其柔性、超大空间、高精度等优点在大尺寸空间坐标测量方面居主流位置。

目前，激光跟踪仪以其测量精度高、操作方便、直接量距等优点被广泛应用在激光多边法测量中，具体步骤一般是：(1)在空间中选取控制点，通过多台或者多站位的激光跟踪仪分别测量每个测站点与控制点之间的距离，建立三维测边网(三维测边网平差的近似坐标一般以激光跟踪仪第一站极坐标定位原理所得)，得到控制点坐标及点位精度；(2)自标定：对于交会测量测站布局，通过交会测站点瞄准多个控制点，确定交会测站点在全局坐标系下的坐标；(3)前方交会测量目标点空间三维坐标。

多路绝对激光测距仪测距原理的本质是基于动态可调谐激光器扫频干涉测距原理(dynamic Frequency Scanning Interferometry,dFSI)的多信道绝对测距技术(Multi-channel Absolute Distance Meter)，其测量方法是通过两束近红外激光(NearInfraRed,NIR)干涉实现精密测距。多路绝对激光测距仪在0.2m～30m的测量范围内可直接测量点间距离，测距不确定度小于±0.5μm/m，最高可达±0.3μm/m；可以通过最多124个激光通道进行多路激光同步测量，每个通道都可以通过光纤(标准光纤20m，光纤最长可达7km)连接准直器(含标准准直器和球形准直器两种)，实现准直器与目标反射镜之间的绝对距离测量。当然不仅是多路绝对激光测距仪，μ-base测距仪等仪器也能够实现控制点之间绝对距离的测量，这类能够测量控制点之间绝对距离的仪器简称为绝对测距类仪器。绝对测距类仪器具有测量精度高、操作方便、直接量距等优点，突破了现有精密三维控制网的测距模式和布网方法，为进一步提高空间中目标点三维坐标精度提供了可能。所以，如何利用绝对测距类仪器来建立高精度控制网成为急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供基于绝对测距类仪器非自由设站的三维控制网构建方法，以建立高精度的三维控制网，进而提高目标点点位的测量精度。

本发明为解决上述技术问题而提供的基于绝对测距类仪器非自由设站的三维控制网构建方法的技术方案是：该方法包括以下步骤：

1)采用绝对测距类仪器测量每个控制点与除该控制点外的所有控制点之间的绝对距离，根据各个控制点之间的绝对距离构建观测方程，对观测方程进行处理得到三维控制网的平差模型；其中控制点的个数N≥4且各个控制点能够相互通视；