[发明专利]基于光电扫描与绝对测距的单站多目标空间坐标测量方法

权利要求书

1.一种基于光电扫描与绝对测距的单站多目标空间坐标测量方法，其特征在于，所述方法包括：

构建一体式测量基站和合作靶标，标定测量基站上光电扫描模块与绝对测距模块的相对位置，标定光电接收单元与光学反射单元在合作靶标上的位置；

获取扫描光平面的旋转角度及法向量，以光学反射单元的中心位置为目标测量点，计算目标测量点的粗测坐标；

绝对测距模块依据粗测坐标引导测距光束对准光学反射单元的中心位置，测量光学反射单元与绝对测距模块之间的距离；

建立坐标测量模型，计算目标测量点的精确空间坐标。

2.根据权利要求1所述的一种基于光电扫描与绝对测距的单站多目标空间坐标测量方法，其特征在于，所述绝对测距模块包括：绝对式激光测距仪，光束引导机构，光束对心反馈控制机构；

绝对测距模块位于光电扫描模块下方，绝对式激光测距仪采用飞秒激光测距原理或调频连续波测距原理实现绝对距离的测量，光束引导机构基于快速反射镜偏转绝对式激光测距仪发射的测距光束并在多目标单元之间进行切换，光束对心反馈控制机构通过四象限光电探测器获得经反射镜和光学反射单元返回光束的偏移量，经由控制单元调整光束引导机构，组成光束调整闭环系统，以使测距光束对准目标测量点。

3.根据权利要求1所述的一种基于光电扫描与绝对测距的单站多目标空间坐标测量方法，其特征在于，所述合作靶标上设置光电接收单元，光学反射单元和信号处理单元；

光电接收单元呈等边三角形固定于所述合作靶标上，用于接收扫描光信号和同步光信号并转换为逻辑脉冲；所述光学反射单元与3个所述光电接收单元共面固定于所述合作靶标上，反射测距光束使其沿原路返回；所述信号处理单元位于合作靶标内部，将光电接收单元的输出信号转换为扫描光平面的旋转角度。

4.根据权利要求1所述的一种基于光电扫描与绝对测距的单站多目标空间坐标测量方法，其特征在于，所述标定测量基站上光电扫描模块与绝对测距模块的相对位置为：

利用激光跟踪仪构建高精度控制场，光电扫描模块测量各个控制点，根据空间后方交会原理，建立跟踪仪坐标系与光电扫描模块坐标系的定向参数；

绝对测距模块测量每个控制点与测距模块之间的距离，利用多边交会原理获得测距原点坐标，作为绝对测距坐标系的原点，光束引导机构分别旋转两转轴并保持另一转轴偏转角度为零，多次旋转至不同角度且利用激光跟踪仪测量测距光束光路上的点位坐标，通过拟合平面法向量分别建立绝对测距坐标系的两轴，依据右手坐标系确定另一轴，由此获得跟踪仪坐标系与绝对测距模块坐标系的定向参数；

利用光电扫描模块坐标系、绝对测距模块坐标系与跟踪仪坐标系之间的定向参数，实现光电扫描模块坐标系、绝对测距模块坐标系的定向参数计算。

5.根据权利要求1所述的一种基于光电扫描与绝对测距的单站多目标空间坐标测量方法，其特征在于，所述获取扫描光平面的旋转角度及法向量，以光学反射单元的中心位置为目标测量点，计算目标测量点的粗测坐标具体为：

通过信号处理单元8获取两个扫描光平面经过每个光电接收单元时的旋转角度，根据旋转变换得到相应位置的光平面法向量，据此建立6个平面约束条件，合作靶标上光电接收单元与光学反射单元之间的距离亦建立6个结构约束条件，对光电接收单元与光学反射单元的空间坐标建立优化方程进行迭代求解，得到目标测量点在光电扫描模块坐标系下的粗测坐标。

6.根据权利要求1所述的一种基于光电扫描与绝对测距的单站多目标空间坐标测量方法，其特征在于，所述建立坐标测量模型，计算目标测量点的空间坐标为：

引入目标测量点与绝对测距模块的距离作为约束条件，结合平面约束条件和结构约束条件，建立优化方程，再次进行迭代优化求解，获得目标测量点的空间坐标。