室内测量定位系统测角精度分析及补偿方法研究

摘要

大尺寸坐标测量是大型装备制造及精密工程安装的基础支撑技术之一，也是精密测量技术的热点和难点问题。重大基础装备工业的快速发展使得大尺寸坐标测量日渐重要，室内测量定位系统是分布式网络结构的大尺寸坐标测量系统，它由分布于测量空间的发射站和独立工作的接收器组成，多任务监测大型被测物的各个部件，实时性高，并行性好，并且可通过增加发射站的方式协调测量精度与大空间的矛盾。室内测量定位系统必须实现仪器校准与量值溯源，但目前尚缺乏对测角误差、误差合成与传递方法的研究，也缺乏对校准及补偿方法的研究，这在一定程度上制约了室内测量定位系统软件的设计及其应用推广。
　　 本文对室内测量定位系统测角精度及补偿方法进行了研究，主要的研究内容如下：
　　 1、在分析系统结构及测量原理的基础上，推导了发射站测角模型，阐述系统测角误差来源并对其进行了评定。利用蒙特卡洛仿真给出空间任意位置发射站的测角误差，获取测量空间内的测角误差分布。研究了测角误差到测点误差的传递模型，并基于单站测角误差，研究了多站情况下的测点误差。
　　 2、在研究了经纬仪的检定装置和方法基础上，设计了系统发射站水平角校准装置，设计了分度台与发射站调同轴装置，并研究了调整误差对校准的影响，提出了校准方法和流程，并利用实验装置完成发射站的水平角校准。
　　 3、分析了系统标定误差引入的测量误差和校准平台调整造成的校准误差。对标定和测量误差建立了全局控制场，推导了利用全局控制场的多个点补偿测量点的迭代补偿方程，同时提出了利用多个点实时补偿测量点的方法。对于校准误差，提出了补偿方程，研究了利用最小二乘拟合的方法补偿校准平台的调整误差。
　　 4、设计了由发射站、接收器、控制场及计算机组成的系统测量架构，研究了分布式架构下各子单元的设计、系统测量原理和标定方法，阐述数据管理方法，并设计了分布式架构下的测量软件。