激光扫描式大空间测量场动态测量定位技术研究

目录

声明

1 绪论

1.1 课题研究背景

1.2 课题研究意义

1.3 大尺寸动态测量定位技术发展现状

1.3.1 国外研究现状

1.3.2 国内研究现状

1.3.3 背景现状分析

1.4 研究内容框架

2 大空间测量场动态测量定位原理与误差分析

2.1 ALPS测量定位原理

2.2 ALPS动态测量误差机理分析

2.2.1 单站激光扇面异步导致的特征角误差

2.2.2 多站时间基准异步导致的特征角误差

2.3 IMU 惯性测量单元原理与选型

2.3.1 IMU测量原理

2.3.2 IMU器件现状与选型

2.4 IMU 应用在地理坐标系下的力学编排

2.4.1 角速度补偿方程

2.4.2 加速度补偿方程

2.4.3 四元数姿态方程

2.4.4 速度、位置方程

本章小结

3 ALPS/IMU融合系统的标定技术与定位方法研究

3.1 ALPS/IMU融合系统的动态测量定位原理

3.2 ALPS单帧数据快速解算方法

3.3 ALPS/IMU融合测量的标定技术

3.3.1 IMU初始参考选取

3.3.2 融合系统坐标系统一

3.4 基于离散卡尔曼滤波的数据融合方法

3.4.1 卡尔曼滤波器原理

3.4.2 融合滤波系统设计

3.5 标定与融合定位仿真

3.5.1 标定模型仿真

3.5.2 轨迹拟合仿真

本章小结

4 基于Zynq 的动态定位数据处理硬件平台设计

4.1 基于Zynq 的数据处理硬件电路板卡设计

4.1.1 Zynq-7000 SoC 体系结构简介

4.1.2 硬件平台框架设计

4.1.3 IP 集成与配置

4.1.4 硬件设计综合与实现

4.2 驱动软件设计

4.2.1 光电脉冲数据接口设计

4.2.2 BRAM 缓存数据与单帧处理

4.3 电源管理单元设计

4.3.1 Zynq 主控电源设计

4.3.2 光电接收器供电设计

4.3.3 外部设备电源设计

4.4 结构设计

本章小结

5 ALPS/IMU动态测量定位系统性能验证实验

5.1 ALPS测量系统部署与初始化

5.2 ALPS单帧解算精度与速度性能验证实验

5.3 ALPS/IMU融合系统标定实验

5.3.1 ALPS/IMU 融合系统标定靶标板搭建

5.3.2 实验结果分析

5.4 融合系统动态测量轨迹拟合实验

5.4.1 单轴运动平台的搭建

5.4.2 轨迹跟踪结果误差评定

本章小结

6 结论与展望

6.1 课题结论

6.2 工作展望

致谢

参考文献