[发明专利]基于惯性单元和激光跟踪仪动态位姿测量装置和方法

摘要

本发明涉及空间精密几何量测量领域，为解决传统的激光标靶中倾角传感器测角在动态测量六自由度时精度和稳定性低的问题，提高整个六自由度测量系统的动态性能。为此，本发明基于惯性单元和激光跟踪仪动态位姿测量装置和方法，由激光靶和激光跟踪仪构成，激光标靶内部由视觉成像单元、惯性测量单元、倾角传感单元测量单元和数据处理单元组成，激光跟踪仪发出干涉激光，干涉激光锁定激光靶上的带切口的角锥棱镜，干涉激光在棱镜中发生镜面反射，一部分干涉光在反射之后返回至激光跟踪仪，激光跟踪仪通过干涉测距原理和球坐标与直角坐标的转换关系得到角锥棱镜反射中心，另一部分光通过角锥棱镜的切口。本发明主要应用于精密几何量测量场合。

主权项

1.一种基于惯性单元和激光跟踪仪动态位姿测量装置，其特征是，由激光靶和激光跟踪仪构成，激光标靶内部由视觉成像单元、惯性测量单元、倾角传感单元测量单元和数据处理单元组成，激光跟踪仪发出干涉激光，干涉激光锁定激光靶上的带切口的角锥棱镜，干涉激光在棱镜中发生镜面反射，一部分干涉光在反射之后返回至激光跟踪仪，激光跟踪仪通过干涉测距原理和球坐标与直角坐标的转换关系得到角锥棱镜反射中心，另一部分光通过角锥棱镜的切口，经过相机镜头，在相机的靶面上形成光斑，激光跟踪仪发出一部分干涉激光通过后，视觉成像单元中的数字相机将实时采集的图像发送给数据处理单元，惯性测量单元和倾角传感单元测量单元分别不断地将自身输出的角速度和角度发送至数据处理单元，数据处理单元对采集到的数据进行姿态解算得到方位角、俯仰角、滚转角三个姿态自由度，连同激光跟踪仪输出的位置自由度，最终得到激光靶的六自由度。