基于多準直光的位姿測量方法及應用研究.pdf

1、隨著現代科學技術的發(fā)展，常要求同時監(jiān)測工件、零部件和目標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)測內參數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的綜合變化，一個參數的變

2、化可能會連帶引起其它多個參數的變動，傳統單參數測量方法難以勝任。因此，多自由度、多參數同時測量方法與技術是國內外航天、航空、機械、儀表等眾多領域的一個重點研究方向和技術難點。
　　本論文在綜合分析國內外相關研究的基礎上，首先研究了基于光開關的多路LED準直技術，以獲得高精度的準直光線基準;在此基礎上，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，實現物體位姿的測量，構建了相應的測量系統并進行了實驗研究，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，展開位姿測量技術的應用研究，提出了基于多準直光的測繪相機內參數在軌監(jiān)測方法，完成了監(jiān)測系統設計、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和光開關分光相結合的多路準直光獲取方法，構建了對應的準直系統。實驗結果表明:各路準直光穩(wěn)定性高、同源性好，可以作為多自由度測量的光線基準;采用

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