[发明专利]一种激光跟踪姿态角测量系统及方法

摘要

本发明实施例提供了一种激光跟踪姿态角测量系统及方法，包括：合作目标、单目视觉测量单元、激光跟踪测量单元以及计算单元；其中，所述合作目标固定设置在被测物上，所述单目视觉测量单元和所述激光跟踪测量单元分别固定设置在预设位置；通过对合作目标的结构进行设计，能够根据二维PSD测量得到的光斑的二维坐标，准确获取光斑在第二坐标系中的三维坐标，再根据激光束对应的空间向量的同一性，以及通过单目视觉测量单元获取测量得到的合作目标在第二坐标系中的滚动角，计算得到合作目标相对于三维测量系统对应的第三坐标系的姿态角，即得到被测物的姿态角，该测量系统克服了现有技术中存在横滚角测量响应慢、更新率低等问题。

主权项

1.一种激光跟踪姿态角测量系统，其特征在于，包括：合作目标、单目视觉测量单元、激光跟踪测量单元以及计算单元；其中，/n所述合作目标固定设置在被测物上，所述单目视觉测量单元和所述激光跟踪测量单元分别固定设置在预设位置；所述合作目标包括二维PSD模块、角锥棱镜以及多个特征靶标；所述二维PSD模块包括二维PSD和数据处理子模块，所述角锥棱镜的透光面与所述二维PSD的感光面平行，且所述角锥棱镜的顶点与所述二维PSD的感光面相距预设距离设置，所述角锥棱镜的顶点处开有透光孔，所述激光跟踪测量单元发射的激光束经所述角锥棱镜的透光面后再通过所述透光孔打在所述二维PSD的感光面上形成光斑，所述多个特征靶标的数量不少于6个，所述多个特征靶标中有至少3个第一特征靶标，且所述至少3个第一特征靶标对应的靶标点构成的平面与所述二维PSD的感光面平行；/n所述数据处理子模块用于获取所述光斑在第一坐标系中的坐标；其中，所述第一坐标系为处在所述二维PSD的感光面上的二维坐标系；/n所述单目视觉测量单元用于通过所述多个特征靶标获取所述合作目标在第二坐标系中的滚动角度；其中，所述第二坐标系为原点与所述角锥棱镜的顶点重合的三维坐标系，且所述第二坐标系的Z轴通过所述第一坐标系的原点，所述第二坐标系的Z轴垂直于所述二维PSD的感光面；/n所述激光跟踪测量单元用于获取所述角锥棱镜的顶点在第三坐标系中的坐标；其中，所述第三坐标系为所述激光跟踪测量单元的测量坐标系；/n所述计算单元用于根据所述光斑在第一坐标系中的坐标和所述预设距离，获取所述光斑在所述第二坐标系中的坐标；根据所述角锥棱镜的顶点在第三坐标系中的坐标，获取所述激光束在所述第三坐标系中对应的第一空间向量，根据所述光斑在所述第二坐标系中的坐标，获取所述激光束在所述第二坐标系中对应的第二空间向量；根据所述第一空间向量、所述第二空间向量以及所述合作目标在第二坐标系中的滚动角度，获取所述合作目标在所述第三坐标系的姿态角，即得到所述被测物的姿态角。/n