基于多准直光的位姿测量方法及应用研究

发布时间：2016-11-21 18:55

  本文关键词：基于多准直光的位姿测量方法及应用研究，由笔耕文化传播整理发布。

《北京交通大学》 2015年

基于多准直光的位姿测量方法及应用研究

吕勇  

【摘要】：随着现代科学技术的发展,常要求同时监测工件、零部件和目标物体在空间的位置姿态。例如在高精度卫星摄影测量中,要求精确确定三线阵CCD测绘相机的内方位元素(像主点、主距及相机夹角)。但受卫星发射的振动以及失重、温度变化等影响,测绘相机在轨运行期间探测器和镜头位姿会发生变化,从而引起内方位元素的改变,这已成为制约测绘精度提高的重要因素。在轨监测内参数的变化是一种理想解决方法,但相机探测器和镜头空间位姿变化引起的是多参数的综合变化,一个参数的变化可能会连带引起其它多个参数的变动,传统单参数测量方法难以胜任。因此,多自由度、多参数同时测量方法与技术是国内外航天、航空、机械、仪表等众多领域的一个重点研究方向和技术难点。 本论文在综合分析国内外相关研究的基础上,首先研究了基于光开关的多路LED准直技术,以获得高精度的准直光线基准；在此基础上,提出了一种简化的四自由度测量方法和一种六自由度同时测量方法,实现物体位姿的测量,构建了相应的测量系统并进行了实验研究,验证了所提出的测量方法的有效性；最后以航天测绘相机为研究对象,展开位姿测量技术的应用研究,提出了基于多准直光的测绘相机内参数在轨监测方法,完成了监测系统设计、研制工作,进行了特性测试研究,验证了其可行性和有效性。 概括起来,本学位论文主要工作与创新点有： 1.提出了将基于单模光纤耦合的LED和光开关分光相结合的多路准直光获取方法,构建了对应的准直系统。实验结果表明：各路准直光稳定性高、同源性好,可以作为多自由度测量的光线基准；采用准共路光线漂移补偿方法,可进一步减少空气扰动对准直测量的影响。 2.提出了基于双准直光的四自由度测量和基于三准直光的六自由度测量方法,建立了对应的数学模型,仿真计算了各误差之间的相互串扰问题,在此基础上,搭建了对应的实验系统,通过实验验证了该方法的可行性。 3.提出了基于多准直光的三线阵CCD航天测绘相机内参数在轨监测方法,建立了包含全部36个自由度的相机系统数学模型,通过仿真分析确定了影响相机夹角的5个关键自由度参数,以此为基础,设计了基于多准直光的相机内参数变化在轨监测系统并构建了相对应的模拟实验系统,实验结果验证了该方法的可行性和有效性。

【关键词】：
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V445.8;TP274
【目录】：

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