一种基于三点后方交会模型的联合测量方法技术

本发明专利技术涉及一种基于三点后方交会模型的联合测量方法，属于工程测量技术领域。本发明专利技术首先采用激光跟踪仪分别测量三个定向点的三维坐标值，采用陀螺经纬仪测量上述三个定向点的水平角和垂直角；计算陀螺经纬仪坐标系原点在激光跟踪仪坐标系的坐标；再根据计算得到的原点坐标和任一定向点坐标即可计算激光跟踪仪坐标系相对于真北坐标系的转换参数；最后利用激光跟踪仪测量发射车目标点的坐标值，反算目标点连线在仪器坐标系下的方位，根据转换参数计算目标点连线的真北方位。本发明专利技术通过三点后方交会模型，将激光跟踪仪坐标系和陀螺经纬仪经纬仪坐标系实现统一，在激光跟踪仪测量坐标系下，直接测量得到模型发射车的真北方位，该方法简单易行。

【技术实现步骤摘要】
一种基于三点后方交会模型的联合测量方法
本专利技术涉及一种基于三点后方交会模型的联合测量方法，属于工程测量

技术介绍
当前的真北方位测量方法主要有陀螺定向测量和天文测量，这些方法特点在于经过长时间大量的重复测量可标定出一条高精度的方位边，缺点在于：一、每一次测量需要多测回的大量重复观测，时间长，对于需要快速标定多条方位边难以实现；二、每一次只能进行一条方位边的标定，该方位边是仪器对中点与目标点的连线，这就意味着对于发射车上无法进行仪器对中的目标点，该类方法是不能直接进行真北方位测量的。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于三点后方交会模型的联合测量方法，以解决现有上述真北方位测量过程出现的问题。本专利技术为解决上述技术问题而提供一种基于三点后方交会模型的联合测量方法，该联合测量方法包括以下步骤：1)在空间布设至少三个定向点，采用激光跟踪仪分别测量所布设公共点的坐标值，同时采用陀螺经纬仪分别测量上述定向点的水平角和垂直角(Hi,Vi)，i＝1,2,3；2)根据得到定向点坐标值以及各点在陀螺经纬仪坐标系下的观测值(Hi,Vi)，由空间后方交会原理计算陀螺经纬仪坐标系原点的坐标(X0,Y0,Z0)；3)根据得到的陀螺经纬仪坐标系原点的坐标(X0,Y0,Z0)和定向点P3点连线在激光跟踪仪整平坐标系的方位角度值β1计算激光跟踪仪坐标系相对于真北坐标系的转换参数为激光跟踪仪整平坐标系+X轴与真北方向在XOY平面內的夹角；4)利用激光跟踪仪测量发射车目标点的坐标值，反算目标点连线在仪器坐标系下的方位，根据转换参数计算目标点连线的真北方位。所述其中一个定向点为激光跟踪仪基距点，其余定向点布设在地面上，用靶座将其固定。所述步骤2)中计算得到陀螺经纬仪坐标系原点的坐标(X0,Y0,Z0)为：其中其中(X1,Y1,Z1)、(X2,Y2,Z2)和(X3,Y3,Z3)分别为激光跟踪仪测量三个定向点P1、P2和P3的坐标值，(H1,V1)、(H2,V2)、(H3,V3)为陀螺经纬仪测量对应三个定点的水平角和垂直角，α和β是上述三个定向点P1、P2和P3与测量点之间的夹角。所述的联合测量方法还包括对测量过程中产生的方位角测量误差和垂直角测量误差进行估算校正的过程。所述的方位角测量误差m为：其中m1为定向边方位计算误差，m2为定向边方位测量误差；m3为激光跟踪仪测量发射车引起的定向误差。所述定向边计算误差由激光跟踪仪测量的点坐标误差和后方交会经纬仪的坐标误差构成。所述定向边方位测量误差由陀螺经纬仪自身定向误差和瞄准误差组成。本专利技术的有益效果是:本专利技术首先采用激光跟踪仪分别测量至少三个定向点的坐标值，采用陀螺经纬仪分别测量上述定向点的水平角和垂直角；然后由空间后方交会原理计算陀螺经纬仪坐标系原点的坐标(Xo,Yo,Zo)；再根据得到的陀螺经纬仪坐标系原点的坐标计算激光跟踪仪坐标系相对于真北坐标系的转换参数为激光跟踪仪整平坐标系+X轴与真北方向在XOY平面內的夹角；最后利用激光跟踪仪测量发射车目标点的坐标值，反算目标点连线在仪器坐标系下的方位，根据转换参数计算目标点连线的真北方位。本专利技术通过三点后方交会模型，将激光跟踪仪坐标系和陀螺经纬仪经纬仪坐标系实现统一，在激光跟踪仪测量坐标系下，直接测量得到模型发射车的真北方位，该方法简单易行。附图说明图1是本专利技术测量方法的流程图；图2是本专利技术的测量原理图；图3是测站坐标系参数概算示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步的说明。下面以计算发射车目标点真北位的主要过程为例来说明本专利技术具体实施过程，如图1所示，首先采用陀螺经纬仪精确测量空间定向点P1、P3连线的真北方位αi；然后激光跟踪仪精确整平，测量定向点P1、P2和P3在仪器坐标系下的坐标值(Xi,Yi,Zi)，并计算定向点P1、P2与测量点连线在激光跟踪仪坐标系中的方位角度值β；根据定向点对应的不同方位值(α,β)，解算得到陀螺经纬仪坐标系与激光跟踪仪坐标系的转换参数由于此处只需要关心的参数是两坐标系在二维平面XOY内的旋转角度其他的转换参数都以0值处理。之后，激光跟踪仪测量发射车目标点的坐标值，反算目标点连线在仪器坐标系下的方位，最后根据坐标系转换参数即可得到目标点连线的真北方位。本专利技术所需的最低硬件配置：300MHz速度、32M内存以上、带有2个以上RS232串口配置的微机(台式机便携机均可，速度越快越好)，要求主板、总线及端口完好，工作正常，无硬件上的问题，硬盘应有50M以上的空间。AT901激光跟踪仪1台，Gyromat3000陀螺经纬仪1台，CCR1.5靶标球1个，CCR靶座2个。软件环境为WindowXP操作系统、VS2008软件开发系统以及激光跟踪仪联机测量软件。本专利技术基于三点后方交会模型的联合测量方法的具体的实施过程如下：1.激光跟踪仪建立整平坐标系，分别测量至少三个定向点的三维坐标，本实施例以三个定向点为例进行说明，如图2所示，这三个定向点分别为P1、P2和P3，测量得到的坐标值为(Xi,Yi,Zi)，i＝1,2,3；然后采用陀螺经纬仪分别测量上述三个定向点P1、P2和P3的水平角和垂直角(Hi,Vi)，i＝1,2,3，三个定向点中P1为基距点，它是指激光跟踪仪干涉法测距(IFM)的基准距离点，英文名为Birdbathpoint，另外两个定向点P2、和P3布设在地面上，用靶座将其固定。2.根据测量得到的三个定向点坐标值(Xi,Yi,Zi)以及各点在陀螺经纬仪坐标系下的观测值(Hi,Vi)，由空间后方交会原理计算陀螺经纬仪坐标系原点的坐标(X0,Y0,Z0)。如图3所示，陀螺经纬仪中心ST1的点坐标的后方交会计算公式为：其中其中(X1,Y1,Z1)、(X2,Y2,Z2)和(X3,Y3,Z3)分别为激光跟踪仪测量三个定向点P1、P2和P3的坐标值，(H1,V1)、(H2,V2)和(H3,V3)为陀螺经纬仪测量对应三个定点的水平角和垂直角，α和β是上述三个定向点P1、P2和P3与测量点i之间的夹角，如图3所示，三个定向点P1、P2和P3与测量点i之间连线分别为L1、L2和L3，α是L3和L2之间的夹角，β是L2与L1之间的夹角。由ST1点坐标(X0,Y0,Z0)和P3点坐标(X3,Y3,Z3)可以计算两点连线在激光跟踪仪整平坐标系的方位角度值β1，以+X轴为起始零方位。3.根据得到的陀螺经纬仪坐标系原点的坐标(X0,Y0,Z0)和β1计算激光跟踪仪坐标系相对于真北坐标系的转换参数为激光跟踪仪整平坐标系+X轴与真北方向在XOY平面內的夹角。4.利用激光跟踪仪测量发射车上的任意一组目标点，得到其坐标值分别为FP1(x3,y3,z3)和FP2(x4,y4,z4)。反算两点连线在整平坐标系下的方位角度值β2，由此根据两坐标系转换参数即可计算得到FP1、FP2连线在真北坐标系下的方位角，即真北方位。5.在进行上述测量中，要对测量过程中产生方位角测量误差和垂直角测量误差进行估算校正。方位角测量误差的估算三点模型采取的是通过空间公共点坐标转换和后方交会的原理解算定向边，其优势在于不存在陀螺经纬仪对中误差带来的定向影响以及对点器偏心度对定向精度的影响，需要考虑的主要是经纬仪照准目标偏心差和激光跟踪仪测点误差。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于三点后方交会模型的联合测量方法，其特征在于，该联合测量方法包括以下步骤：1)在空间布设至少三个定向点，采用激光跟踪仪分别测量所布设公共点的坐标值，同时采用陀螺经纬仪分别测量上述定向点的水平角和垂直角(Hi,Vi)；2)根据得到定向点坐标值以及各点在陀螺经纬仪坐标系下的观测值(Hi,Vi)，由空间后方交会原理计算陀螺经纬仪坐标系原点的坐标(X0,Y0,Z0)；3)根据得到的陀螺经纬仪坐标系原点的坐标(X0,Y0,Z0)和两定向点连线在激光跟踪仪整平坐标系的方位角度值β1计算激光跟踪仪坐标系相对于真北坐标系的转换参数为激光跟踪仪整平坐标系+X轴与真北方向在XOY平面內的夹角；4)利用激光跟踪仪测量发射车目标点的坐标值，反算目标点连线在仪器坐标系下的方位，根据转换参数计算目标点连线的真北方位。

【技术特征摘要】
1.一种基于三点后方交会模型的联合测量方法，其特征在于，该联合测量方法包括以下步骤：1)在空间布设至少三个定向点，其中一个定向点为激光跟踪仪基距点，其余定向点布设在地面上，用靶座将其固定，采用激光跟踪仪分别测量所布设定向点的坐标值，同时采用陀螺经纬仪分别测量上述定向点的水平角和垂直角(Hi,Vi)，i＝1,2,3；2)根据得到定向点坐标值以及各点在陀螺经纬仪坐标系下的观测值(Hi,Vi)，由空间后方交会原理计算陀螺经纬仪坐标系原点的坐标(X0,Y0,Z0)；3)根据得到的陀螺经纬仪坐标系原点的坐标(X0,Y0,Z0)和定向点P3点连线在激光跟踪仪整平坐标系的方位角度值β1计算激光跟踪仪坐标系相对于真北坐标系的转换参数为激光跟踪仪整平坐标系+X轴与真北方向在XOY平面內的夹角；4)利用激光跟踪仪测量发射车目标点的坐标值，反算目标点之间连线在激光跟踪仪坐标系下的方位，根据转换参数计算目标点之间连线的真北方位；所述步骤2)中计算得到陀螺经纬仪坐标系原点的坐标(X0,Y0,Z0)为：

【专利技术属性】
技术研发人员：范百兴，杨凡，李广云，杨振，李丛，邓勇，
申请(专利权)人：中国人民解放军信息工程大学，
类型：发明
国别省市：河南;41