一种电子经纬仪空间坐标测量系统的校准方法

摘要

本发明是一种电子经纬仪空间坐标测量系统的校准方法，旨在满足电子经纬仪测量系统在水平360°，俯仰±45°角度内，沿任意方向在数十米范围上进行校准的需要。本发明包括如下步骤：步骤1.放置仪器和靶标；步骤2.用激光雷达扫描仪对靶标赋值，组成标准器具组；步骤3.被校准的电子经纬仪系统测量每个靶标得到测量值；步骤4.将电子经纬仪的测量值转换到激光雷达扫描仪的测量坐标系下；步骤5.经转换的电子经纬仪测量值与其标准值比较，并通过软件分析得到电子经纬仪测量系统的测量偏差及测量不确定度评估。本发明满足电子经纬仪测量系统在水平360°，俯仰±45°角度内，沿任意方向在数十米范围上进行校准的需要。

主权项

1.一种电子经纬仪空间坐标测量系统的校准方法，包括如下步骤：步骤1、放置仪器和靶标：在进行校准的实验室内放置仪器和靶标，仪器包括激光雷达扫描仪一台，多台电子经纬仪组成的待校准的电子经纬仪系统一套，靶标是能够同时满足激光雷达扫描仪和电子经纬仪测量要求的专用靶标；激光雷达扫描仪放置于实验室中间；电子经纬仪均布在激光雷达扫描仪周围；步骤2、用激光雷达扫描仪对靶标赋值，组成标准器具组；由激光雷达扫描仪对靶标P₁～P_n依次进行测量，得到激光雷达扫描仪坐标系下各靶标的空间三维坐标标准值，记录为(x_1标，y_1标，z_1标)，(x_2标，y_2标，z_2标)……(x_n标，y_n标，z_n标)；步骤3、被校准的电子经纬仪系统测量每个靶标得到测量值；首先由电子经纬仪在测量坐标系下对靶标P₁～P_n依次进行测量，得到电子经纬仪测量系统对靶标空间三维坐标的实测值；对靶标进行3次测量，每次测量需要对经纬仪系统的位置进行调整，得到3种不同状态下测量值，对于每一种状态下的一组测量值，用以下步骤进行处理，得到每种状态下每个测量值的相对误差；步骤4、将电子经纬仪的测量值转换到激光雷达扫描仪的测量坐标系下；通过步骤4.1～4.2完成；步骤4.1、电子经纬仪系统的测量坐标系和激光雷达扫描仪的测量坐标系关系的确定：通过步骤4.1.1～步骤4.1.3完成；步骤4.1.1、布置基准尺，这些基准尺上的靶标，作为公共标志点；步骤4.1.2、激光雷达扫描仪和电子经纬仪分别测量公共标志点，分别得到公共标志点的三维坐标；步骤4.1.3、根据公共点在两种仪器的测量坐标系下的测量值，利用迭代解算的方法可以得到两个坐标系关系，主要包括坐标系角度旋转和坐标系平移，按照这种关系电子经纬仪坐标系下的点就可以转换到激光雷达扫描仪坐标系下；步骤4.2、电子经纬仪系统的测量值的转换；利用上述的关系，将电子经纬仪系统得到的测量值的转换为激光雷达扫描仪坐标系下的值，得到转换后的坐标值(x_1转，y_1转，z_1转)，(x_2转，y_2转，z_2转)……(x_n转，y_n转，z_n转)；步骤5、经转换的电子经纬仪测量值与其标准值比较，并通过以下步骤，分析得到电子经纬仪测量系统的测量偏差及测量不确定度评估；步骤5.1、点集比较：转换坐标值与标准坐标值进行比较：Δx_i＝x_i转-x_i标，Δy_i＝y_i转-y_i标，Δz_i＝z_i转-z_i标，i＝1～n，步骤5.2、求得转换坐标值与标准坐标值的空间坐标综合偏差，$D_i=\sqrt{{\left({\mathrm{\Delta x}}_i\right)}^2+{\left(\Delta y_i\right)}^2+{\left(\Delta z_i\right)}^2},$i＝1～n；步骤5.3、标准极径：计算激光雷达测量仪测得的各靶标极径L_i，i＝1～n；步骤5.4、空间坐标测量相对误差计算；靶标P_i的空间坐标综合偏差D_i与其标准极径L_i的比值D_i/L_i即为电子经纬仪测量系统对该点的空间坐标测量相对误差。|D₁/L₁，D₂/L₂，…，D₁₆/L₁₆，……中的最大值即为电子经纬仪测量系统空间坐标测量的最大相对误差，然后取3种不同状态下测量结果中最大相对误差的最大值。