基于遗传算法的wMPS系统布局优化研究
发布时间：2019-08-17 17:47
【摘要】：室内空间测量定位系统(w MPS)是一种采用光平面交会的分布式大尺寸室内空间坐标测量系统。发射站的布局直接影响着该测量系统的测量误差、测量精度和其使用效能,而传统的L、C等测量模型在实际过程中受现场条件限制,测量精度比较低。为优化测量系统的网络布局,从该系统的空间多角度交会测量模型入手,以测量精度为优化目标,采用遗传算法作为优化工具,建立了以三维坐标数据对光平面扫描角的导数为关键的定位误差模型,以协方差来反映测量精度,更简单、直接地实现了在指定测量空间下的最优网络布局。最后设计了实验进行验证,实验结果表明该方法能有效优化布局,提高测量精度。
【图文】：
第5期张耀华，林嘉睿等:基于遗传算法的wMPS系统布局优化研究图1测量系统组成图由于接收器的可探测区域与接收器的接收角度限制，，以及接收器内部光电二极管与球心的距离误差等因素影响，wMPS测量系统的不同发射站放置在空间不同位置，在同一个测点处产生的测量误差［4］会有显著差别。因此发射站的空间几何布局对整个系统的测量精度有着结构性的影响。如何给出一种方法来优化发射站的布局以提高wMPS系统的测量精度是重要而有意义的问题。天津大学熊芝对室内空间测量定位系统的几种典型布局进行了分析，给出了误差分布特性［4］。但该方法在一定程度上还依赖于人工参与，可行性解的搜索也不够智能，难以直接应用于环境复杂的实际测量任务中，因此，需要一种自动化程度高，且能适应复杂测量环境的布局优化方法。ZhengWang、AlistairForbes和PaulMaropoulos采用模式搜索法对距离交会测量中激光跟踪仪的站位进行优化，使测量精度显著提高［5－6］。模式搜索法具有编程简单，容易实现的优点，但是其收敛速度比较慢，适合变量较少的优化问题，而且需要合适的初值以保证收敛于全局最优值。FiorenzoFranceschini和MaurizioGaletto等提出了基于网格和遗传算法的MScMS传感器网络模块化布局方法［7－8］。结果显示，与基于网格算法的方案相比，基于遗传算法的优化方案更好的适应了现实的测量环境，由于其考虑因素较多，对测量精度的改善不是很明显［9－11］。本文从交会测量角度出发，研究了发射站激光平面在测量点处不同几何交会与测量稳定性之间的关系，通过分析整个测量系统的解算方程，推导建立了由三维数据对测量值的导数构成的协方差矩阵来评价布局优劣的数学模型，即方差越小，代表交会越稳定，测量精度也?
尚銨
本文编号：2527935
【图文】：
第5期张耀华，林嘉睿等:基于遗传算法的wMPS系统布局优化研究图1测量系统组成图由于接收器的可探测区域与接收器的接收角度限制，，以及接收器内部光电二极管与球心的距离误差等因素影响，wMPS测量系统的不同发射站放置在空间不同位置，在同一个测点处产生的测量误差［4］会有显著差别。因此发射站的空间几何布局对整个系统的测量精度有着结构性的影响。如何给出一种方法来优化发射站的布局以提高wMPS系统的测量精度是重要而有意义的问题。天津大学熊芝对室内空间测量定位系统的几种典型布局进行了分析，给出了误差分布特性［4］。但该方法在一定程度上还依赖于人工参与，可行性解的搜索也不够智能，难以直接应用于环境复杂的实际测量任务中，因此，需要一种自动化程度高，且能适应复杂测量环境的布局优化方法。ZhengWang、AlistairForbes和PaulMaropoulos采用模式搜索法对距离交会测量中激光跟踪仪的站位进行优化，使测量精度显著提高［5－6］。模式搜索法具有编程简单，容易实现的优点，但是其收敛速度比较慢，适合变量较少的优化问题，而且需要合适的初值以保证收敛于全局最优值。FiorenzoFranceschini和MaurizioGaletto等提出了基于网格和遗传算法的MScMS传感器网络模块化布局方法［7－8］。结果显示，与基于网格算法的方案相比，基于遗传算法的优化方案更好的适应了现实的测量环境，由于其考虑因素较多，对测量精度的改善不是很明显［9－11］。本文从交会测量角度出发，研究了发射站激光平面在测量点处不同几何交会与测量稳定性之间的关系，通过分析整个测量系统的解算方程，推导建立了由三维数据对测量值的导数构成的协方差矩阵来评价布局优劣的数学模型，即方差越小，代表交会越稳定，测量精度也?
尚銨
本文编号：2527935
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/wulilw/2527935.html
