[发明专利]非正交轴系激光经纬仪逆运动学模型建立方法

摘要

本发明涉及精密仪器及测量，为实现在已知目标点初始空间坐标的条件下，确定非正交轴系激光经纬仪水平转台及竖直转台应旋转的角度，实现对非正交轴系激光经纬仪的粗引导。本发明，非正交轴系激光经纬仪逆运动学模型建立方法，步骤如下：1)、标定非正交轴系激光经纬仪的初始状态下的水平轴与视准轴；2)、定义水平轴和视准轴上空间点；3)、获取状态下的视准轴方程；4)、计算归一化法向量；5)、建立非正交轴系激光经纬仪坐标系；6)、确定世界坐标系与非正交轴系激光经纬仪坐标系之间的转换关系；7)、根据两坐标系之间的转换关系，求解；8)、建立非正交轴系激光经纬仪的逆运动学模型。本发明主要应用于测量场合。

主权项

1.一种非正交轴系激光经纬仪逆运动学模型建立方法，其特征是，步骤如下：1)、在世界坐标系下，当水平转台和竖直转台处于零位时，利用三坐标测量机、传统经纬仪测量系统或激光跟踪仪标定非正交轴系激光经纬仪的初始状态下的水平轴与视准轴；2)、定义水平轴和视准轴上空间点C和P；3)、保持水平转台不动，转动竖直转台，并利用步骤1中的测量设备，获取此状态下的视准轴方程，并记录此时的俯仰角；4)、根据步骤1、步骤3中的两个视准轴方程，计算由两视准轴所确定初始激光平面的归一化法向量；5)、建立非正交轴系激光经纬仪坐标系，以竖直轴标定所得固定点为原点，以非正交轴系激光经纬仪的竖直轴为Y轴，方向向下，平移并旋转标定设备的坐标系，使其Y轴与非正交轴系经纬仪的Y轴重合，所得新坐标系的X，Z轴作为非正交轴系经纬仪的坐标轴；6)、确定世界坐标系与非正交轴系激光经纬仪坐标系之间的转换关系；7)、根据两坐标系之间的转换关系，求解在非正交轴系激光经纬仪坐标系下经纬仪初始结构参数，即水平轴和视准轴上空间点C和P，水平轴的归一化方向向量，以及视准轴所确定激光平面的归一化法向量；8)、根据上述经纬仪初始结构参数，并结合转台运动轴系的空间位姿关系，采用欧拉角和四元数方法，即可建立空间目标点的空间坐标与指向该目标点时水平转台和竖直转台应旋转的角度之间的数学关系，即非正交轴系激光经纬仪的逆运动学模型。