经纬仪坐标测量定向方法研究与系统实现

摘要

在现代制造业中,大尺寸空间三维坐标测量系统应用越来越广泛。经纬仪三维坐标测量系统以其测量非接触、灵活性、高精度等优点广泛应用于航空航天、水利水电、汽车制造等诸多领域,该系统能够根据被测目标的特点合理布设其位置以满足不同的测量要求,因此对经纬仪测量系统的研究对大尺度测量研究及工程应用有着重要的意义。
　　 定向方法及技术、算法是决定经纬仪坐标测量系统使用方便性和精度的重要因素,论文研究了两种定向方法,对所实现的两种定向方法的不同特点进行了比较,并通过大量实验进一步分析定向对测量精度的影响；针对系统移动式测量的特点,研究了多冗余数据下坐标系的配准方法,有效解决了测量过程中测站的迁移问题,并且该理论也可应用于其它移动式测量设备,具有普遍意义；完成了系统的软件设计开发工作,实现了整个系统的有机融合统一；最后设计了相关实验检验测量及其它相关模块的精度,取得了良好的效果。
　　 论文中的主要研究内容如下:
　　 1.综述了多种空间大尺寸三维坐标测量系统以及经纬仪测量系统的基本原理、系统特点等并进行了分析与比较,给出了本课题的研究意义。
　　 2.研究了光束平差和精确互瞄两种定向方法,并比较了其特点。
　　 3.针对系统测量元素多元化的特点,添加了丰富的元素构造与分析功能,并给出了相应的误差评价方法。
　　 4.研究了多冗余数据下坐标系的配准理论,并研究了剔除超差点的方法。
　　 5.实现了系统通信模块,数据管理模块,定向、测量、元素构造与分析、坐标系配准功能模块,界面模块等的设计,最终完成了整个系统软件的开发设计工作。
　　 6.通过实验和大量数据检验和分析了系统测量、元素构造及坐标系配准模块的精度,验证了其方法的正确性与可行性。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 经纬仪测量系统

1.2.1 电子经纬仪

1.2.2 经纬仪测量系统组成

1.2.3 测量原理

1.2.4 测量过程

1.2.5 国内外现状

1.3 本论文研究意义及内容

1.3.1 研究意义

1.3.2 研究内容

第二章 经纬仪测量系统定向算法研究

2.1 光束平差法

2.1.1 透视投影基本理论

2.1.2 定向原理

2.2 精确互瞄法

2.2.1 定向原理

2.2.2 经纬仪之间水平基线的确定

2.3 两种方法特点的比较

2.4 本章小结

第三章 系统中多冗余数据下坐标系的配准

3.1 坐标系配准常用方法

3.2 刚体变换法

3.2.1 刚体变换的几何描述

3.2.2 坐标系配准理论

3.3 公共点的布局与筛选

3.3.1 公共点的布局

3.3.2 公共点的筛选

3.4 本章小结

第四章 经纬仪测量系统软件设计

4.1 经纬仪协议

4.2 经纬仪与计算机的数据通讯

4.3 系统功能模块

4.3.1 系统定向模块

4.3.2 系统测量模块

4.3.3 元素构造与分析模块

4.3.4 坐标系配准模块

4.4 系统数据管理

4.4.1 数据库及数据库访问技术

4.4.2 程序设计

4.5 系统界面的设计

4.5.1 系统登录及进站界面

4.5.2 系统应用程序界面

4.6 本章小结

第五章 实验与分析

5.1 测量精度实验

5.1.1 两种定向方法测量精度对比实验

5.1.2 光束平差法测量点分布精度对比实验

5.2 元素构造实验

5.3 坐标系配准实验

5.4 本章小结

第六章 全文总结与工作展望

6.1 全文总结

6.2 工作展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢