室内外试验场坐标系的标定方法及月球车位置与姿态动态测量方法

摘要

本发明公开了一种室内或室外试验场中标定坐标系的方法，同时也公开了一种基于iGPS的地面大范围实时动态月球车位置、姿态测量方法。本发明的测量方法实现了模拟月面光照工况下的iGPS的正常测量，并实现了外场沙漠地区的试验场坐标系快速建立、坐标系大范围传递，同时也实现了模拟月面试验场坐标系与地球地理坐标系之间的快速、简单标定以及位姿测量iGPS系统与试验场DEM的坐标统一。

主权项

一种室内试验场中标定坐标系的方法，该方法包括如下步骤：(1)在试验场场地附近安装一个指北镜，并通过陀螺经纬仪进行立方镜与地球地理北之间角度标定；(2)在试验场场地附近安装三根标定杆，标定杆的高度可调节，顶部设置凹槽，凹槽内放置经纬仪靶球，两根标定杆的连线与场地坐标系的一个轴(如X轴)平行，另一根标定杆安装于场地坐标系的另一个轴(如Y轴)附近即可；(3)在经纬仪视角至少同时看到三根标定杆的地方，设置一台经纬仪T3，调节经纬仪使之与三根标定杆基本同高，将经纬仪调平，并将俯仰角调至水平，只转动方位角，对准离经纬仪T3较近的标定杆，调节该标定杆的高度，将标定杆的靶球中心与经纬仪的准心重合，再用相同的方法将三个标定杆上的靶球中心调至同一水平面上，即建立过渡坐标系O’X’Y’水平面；(4)将经纬仪T3移动至两根标定杆之间的延长线上，调节经纬仪T3的高度与位置、使得经纬仪T3的准星、两根标定杆的靶球中心在一条线上，即建立过渡坐标系X’轴，同时也建立了以标定杆靶球中心为原点O’的过渡坐标系O’X’Y’。(5)利用步骤1)中的指北镜，通过经纬仪可以测得X’轴与指北镜的角度关系，通过指北镜的标定数据，即可换算出X’轴与地球地理北的关系(即大地坐标系)，再根据X’Y’平面为水平面，换算出整个过渡坐标系O’X’Y’与大地坐标系的关系；(6)拆除标定杆上的经纬仪靶球，换上与之相同直径的激光雷达用工具球，用激光雷达测得三个标定杆上的靶球位置，在激光雷达中建立过渡坐标系O’X’Y’的数据，再通过激光雷达测得场地内原点的实际位置，记下数据(Xo，Yo，Zo)，将过渡坐标系O’X’Y’平移至场地坐标系OXY；(7)拆除激光雷达用工具球，用相同直径的iGPS球形探针测量三个标定杆上的靶球位置，在iGPS系统中建立过渡坐标系O’X’Y’，再根据原点的实际位置(Xo，Yo，Zo)，将过渡坐标系O’X’Y’平移至场地坐标系OXY，完成激光雷达、iGPS与试验场坐标系的统一建立以及试验场坐标系与地球地理北之 间角度关系的标定。