基于多準(zhǔn)直光的位姿測量方法及應(yīng)用研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，常要求同時監(jiān)測工件、零部件和目標(biāo)物體在空間的位置姿態(tài)。例如在高精度衛(wèi)星攝影測量中，要求精確確定三線陣CCD測繪相機的內(nèi)方位元素（像主點、主距及相機夾角）。但受衛(wèi)星發(fā)射的振動以及失重、溫度變化等影響，測繪相機在軌運行期間探測器和鏡頭位姿會發(fā)生變化，從而引起內(nèi)方位元素的改變，這已成為制約測繪精度提高的重要因素。在軌監(jiān)測內(nèi)參數(shù)的變化是一種理想解決方法，但相機探測器和鏡頭空間位姿變化引起的是多參數(shù)的綜合變化，一個參數(shù)的變

2、化可能會連帶引起其它多個參數(shù)的變動，傳統(tǒng)單參數(shù)測量方法難以勝任。因此，多自由度、多參數(shù)同時測量方法與技術(shù)是國內(nèi)外航天、航空、機械、儀表等眾多領(lǐng)域的一個重點研究方向和技術(shù)難點。
　　本論文在綜合分析國內(nèi)外相關(guān)研究的基礎(chǔ)上，首先研究了基于光開關(guān)的多路LED準(zhǔn)直技術(shù)，以獲得高精度的準(zhǔn)直光線基準(zhǔn);在此基礎(chǔ)上，提出了一種簡化的四自由度測量方法和一種六自由度同時測量方法，實現(xiàn)物體位姿的測量，構(gòu)建了相應(yīng)的測量系統(tǒng)并進行了實驗研究，驗證了所提出的

3、測量方法的有效性;最后以航天測繪相機為研究對象，展開位姿測量技術(shù)的應(yīng)用研究，提出了基于多準(zhǔn)直光的測繪相機內(nèi)參數(shù)在軌監(jiān)測方法，完成了監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計、研制工作，進行了特性測試研究，驗證了其可行性和有效性。
　　概括起來，本學(xué)位論文主要工作與創(chuàng)新點有:
　　1.提出了將基于單模光纖耦合的LED和光開關(guān)分光相結(jié)合的多路準(zhǔn)直光獲取方法，構(gòu)建了對應(yīng)的準(zhǔn)直系統(tǒng)。實驗結(jié)果表明:各路準(zhǔn)直光穩(wěn)定性高、同源性好，可以作為多自由度測量的光線基準(zhǔn);采用

4、準(zhǔn)共路光線漂移補償方法，可進一步減少空氣擾動對準(zhǔn)直測量的影響。
　　2.提出了基于雙準(zhǔn)直光的四自由度測量和基于三準(zhǔn)直光的六自由度測量方法，建立了對應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，仿真計算了各誤差之間的相互串?dāng)_問題，在此基礎(chǔ)上，搭建了對應(yīng)的實驗系統(tǒng)，通過實驗驗證了該方法的可行性。
　　3.提出了基于多準(zhǔn)直光的三線陣CCD航天測繪相機內(nèi)參數(shù)在軌監(jiān)測方法，建立了包含全部36個自由度的相機系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型，通過仿真分析確定了影響相機夾角的5個關(guān)鍵自由度參