[发明专利]室内空间测量定位网络动态坐标测量多站数据同步方法

说明书

技术领域

本发明涉及工业现场大尺寸三维坐标动态测量领域，尤其涉及一种利用室内空间测量定位系统进行的大型设备实时动态跟踪测量过程中的数据同步方法。

背景技术

室内空间测量定位系统(wMPS：workshopMeasurementPositioningSystem)是一种新型多站位网络式室内空间测量定位系统，可实现大尺度空间整体坐标系下的高精度自动并行多任务测量，并在航天、航空、造船等大型制造领域中有广大需求。现有技术中的室内空间测量定位系统(即《扫描平面激光空间定位系统测量网络的构建》所描述的测量定位系统)如图1和图2所示，主要由发射站、接收器、信号处理器和解算工作站组成。发射站发射两束绕着转轴匀速旋转并带有一定倾斜的激光平面，同时每当发射站旋转到固定位置处发射站发射同步光脉冲作为同步标记，在被测空间内实现扫描，为测量空间内的接收器提供定位服务信号；接收器接收发射站光信号并转换为电信号发送给信号处理器，信号处理器以内部晶振为时钟计时时间基准对发射站发出的光信号进行计时测量，并从中得到每个信号处理器自身在每个发射站坐标系下的角度信息；角度信息在上传给解算工作站后，通过多个发射站之间的角度交汇关系可计算出接收器的三维坐标。

在上述工作模式中，发射站单向发送扫描信号，信号处理器以本地晶振为计时基础完成计时测角，发送与接收之间采用广播模式不存在闭环，可实现全自动多点并行的高精度三维坐标测量，同时可通过增加发射站数目达到扩展量程的目的。目前，wMPS系统在航空航天制造现场等需要多工序并行和整体精度控制的加工装配过程中已经获得大量成功应用。

wMPS系统中包含多个发射站，不同发射站的标识与识别基于不同转速参数，由此导致接收器接收到的不同发射站信息非同步。在wMPS系统在静态或者准静态的应用中，多发射站间的数据不同步并不会对测量结果和精度造成影响。但是动态测量时，由于接收器的运动，多发射站间的数据不同步就会造成不同发射站间角度测量的计时基准不同，从而引入了测量误差。以双站组成的测量系统为例，示意图如图3所示。在t₀₁时刻，接收器接收到了发射站1的信号，从而算出在当前时刻在发射站1坐标系下的角度信息；而到了t₀₂时刻，接收器接收到了发射站2的信号，得到当前时刻在发射站2坐标系下的角度信息。由于接收器的运动，不同时刻下的位置根据运动条件有所差异，现有的计算模型下必然会引入误差，即物体运动过程中多发射站光信号在不同位置先后到达单个接收器表面会引起交会误差。

发明内容

本发明提供了一种室内空间测量定位网络动态坐标测量多站数据同步方法，本发明充分利用信号处理器内部已有的时钟信息，将同一处理器的多个发射站信息同步对准到同一时刻，提高现场动态坐标测量精度，详见下文描述：

一种室内空间测量定位网络动态坐标测量多站数据同步方法，所述方法包括以下步骤：

根据现场测量尺寸确定测量定位空间，选取位置放置若干发射站，使用基准尺对发射站进行外部参数标定，建立测量场；

在信号处理器通讯数据包中为每个发射站的角度信息附加本地时钟信息；

在时间轴上设置固定的时间节点，将不同发射站的数据同步到相应的时间节点上，从而完成数据同步。

所述在信号处理器通讯数据包中为每个发射站的角度信息附加本地时钟信息的步骤具体为：

1)接收器接收到发射站发射的同步光脉冲及扫描光脉冲信号，并将同步光脉冲及扫描光脉冲信号转换为电脉冲送至信号处理器；

2)信号处理器以内部晶振为计时基准对不同发射站的电脉冲按照发射站旋转周期进行匹配计时；

3)信号处理器将同一接收器接收到的不同发射站角度信息及相应时间戳打包形成数据帧，并上传到计算工作站。

所述在时间轴上设置固定的时间节点，将不同发射站的数据同步到相应的时间节点上，从而完成数据同步的步骤具体为：

1)在接收器中选择计算最晚时刻的时间戳t_0n，并将最晚时刻的相邻前一时刻的时间戳t_0n-1取出，最晚时刻的时间戳对应的节点时间为t_pn；

2)将发射站在时间戳t_0n时刻的数据同步到节点时间t_pn上；

3)将所有发射站的数据同步到相应时间节点上；利用角度交会原理即可得到该时刻的坐标值，从而完成了多发射站的数据同步。