激光干涉测距三维秩亏网的拟稳平差

激光跟踪仪采用激光干涉测距原理,其测距精度远远高于测角精度。利用激光跟踪仪的高精度激光干涉测距值,构成空间三维激光干涉测边网,可以消除测角误差对空间点位的影响,大幅度提高三维点坐标精度。由于激光干涉测距三维网存在数亏问题,且整网控制点的稳定性不同,因此采用秩亏自由网平差模型,分别以测站点和定向点为拟稳点对测量数据进行平差解算。平差结果表明,在拟稳点选择合理的情况下,空间点三维坐标平差值反算的距离与测量距离的差值优于±10μm;点位误差可以优于±20μm。     

利用激光干涉测距三维网的加权秩亏自由网平差

激光跟踪仪在激光干涉测距模式下,其测距精度要远远高于测角精度,利用极坐标测量的空间点坐标精度主要受测角误差的影响,利用激光跟踪仪的高精度激光干涉测距值构成空间三维激光干涉测边网,消除测角误差对空间点位的影响,采用基于重心基准的加权秩亏网平差模型进行整网平差。定向点坐标近似值采用极坐标方法确定,测站中心坐标近似值采用距离后方交会解算,通过附加约束矩阵精密求解测站点和定向点的三维坐标值。实际计算结果表明,该模型在12m测量范围内将激光跟踪仪的点位精度由87μm(标称值)提高到了27μm。     

激光跟踪仪的测量误差解析与精度仿真

激光跟踪仪基于球坐标法测量原理,通过测角、测距实现三维坐标的精密测量,由于角度和距离对整体测量精度的影响存在较大差异,需要对其全量程测量精度变化规律进行研究.鉴于激光跟踪仪可以在任意安置姿态下进行三维坐标测量,文中首先分析"仪转角"和"仪顶角"两个术语的基本含义,区别传统的"水平角"和"竖直角".基于误差传播定律,以仪器测角、测距的标称精度为依据,对激光跟踪仪的点位测量误差进行解析.以L eica A T 930型激光跟踪仪为例,重点分析"测角线性误差"和"测距误差"的悬殊性.并通过仿真模拟,分析空间三维坐标精度随各观测要素的变化规律,探讨"解析点位精度"与"标称点位精度"之间的精度差异.     

大尺寸高精度三维控制网技术探讨

空间大尺寸机构的位置和姿态测量是诸多领域中不可或缺的必要环节。而传统的一维测量技术在精度、范围和速度上已经无法满足越来越高的需求,因此必须探索新的测量技术和方法。激光跟踪仪的单站坐标测量精度在局部范围内能够达到几十个微米量级,如果要在大尺度空间内同样实现该坐标测量精度,则需要建立全局的精密三维控制网。为了解算控制点全局坐标以及测站的位置和姿态参数,文中基于边角观测值和坐标转换模型建立了激光跟踪仪三维边角网整体平差模型。平差过程中,为了削弱激光跟踪仪测角误差的影响,建立了合理的角度和距离观测值权矩阵,为高精度距离观测值赋予较大的权值,从而对其进行约束。将该方法应用于宝钢不锈钢冷轧厂生产线的安装检测和轧辊轴线平行度测量,基于激光跟踪仪自由设站理论实现大尺寸精密三维控制网的建立,取得了良好效果。     

L evenberg-M arquardt 算法在空间三维测边网中的应用

高精度三维坐标控制网是进行空间大尺寸精密坐标测量的基础,在对大尺寸机构和大型设备的安装、调试、监测过程中发挥着至关重要的作用。现阶段,激光测距的精度可达微米级,因此,利用激光测距可建立高精度的三维控制网。与边角网中点位精度受测角和测距精度两者的影响不同,三维测边网中点位精度仅受测距误差的影响。为了建立全局的精密三维控制网,文中基于激光测距建立了三维测边网整体平差模型,解算出测站点与定向点坐标,并利用Levenberg-Marquardt(LM)优化算法根据距离前方交会原理对三维网进行优化。经实验验证,优化算法提高了定向点的精度。     

施工控制网建立中几种交会定点情形的讨论

施工控制网建立中常常需要进行测距空间交会定点以确定未知点位置,交会点的点位精度高低会影响整个施工控制网的点位精度.本文提出使用cond(N)诊断交会图形的优劣,通过计算该值大小确定交会点位精度以调整交会图形.算例计算证明,在3个已知点与4个已知点两种情况中,该方法均能较好地判定交会图形的优劣.     

一种顾及权重的PDOP值计算方法

在卫星定位中,定位精度主要受两方面的影响:一是观测卫星的空间几何分布;二是等效测距误差。传统的PDOP值计算方法,仅考虑了观测卫星空间几何分布的影响,所得到的PDOP值并不能准确地反映定位精度。将先验单位权中误差和卫星高度角引入到PDOP值计算过程中,提出了一种顾及权重的PDOP值计算方法。利用GPS单系统、北斗单系统以及GPS/北斗组合系统的实测数据进行分析,结果表明新方法计算得到的PDOP值能够更准确地反映定位精度。     

大尺寸激光跟踪仪三维控制网平面精度研究

在简单介绍激光跟踪仪三维控制网测量原理的基础上,结合北京正负电子对撞机的实际测量数据,研究了大尺寸条件下激光跟踪仪三维控制网的平面测量精度,指出基于激光跟踪仪的三维控制网可取得优于0.1mm的相对精度。在直线形控制网中,由于高精度的跟踪仪测距发挥主要作用,所以点位绝对精度约为0.3mm(1s);而在环形控制网中,跟踪仪的测角对测量精度影响显著,点位绝对精度约为0.5mm(1s)。     

基于精密测距的三维坐标基准建立方法及精度研究

随着现代工业测量和工程测量的不断发展,目前三维控制网的建立呈现出大范围、高精度的趋势和特点,现有的方法主要是通过测角或者测距建立。利用经纬仪进行精密测角建立三维控制网虽然精度较高,但存在着操作复杂、受人差影响较大、范围较小等不足。随着激光干涉测距技术的发展,测距精度有了飞跃式的提高,本文利用高精度测距值分别进行经典三边网平差和自由设站平差建立三维控制网,通过实验分析两种方法建立控制网的精度并进行对比,实验数据表明,利用自由设站法建立三维坐标基准具有非常高的精度,发挥出了激光干涉测距的高精度优势。     

资源三号02星激光测高仪在轨几何检校与试验验证

我国在资源三号02星上首次搭载了一台用于对地观测的试验性载荷——激光测高仪,开展对地观测的激光测高试验。由于卫星发射时的振动以及入轨后空间环境变化等因素影响,激光测高仪的指向、测距等系统参数相对于发射前地面测量值可能发生变化,从而引起激光的平面和高程误差。本文根据资源三号02星激光测高仪特点,提出了一种基于地面探测器的在轨几何检校方法,该方法构建了以指向、测距为系统误差的严密几何检校模型,以激光测距值残差最小为原则,利用地面探测器捕获的激光光斑位置作为参考,实现系统误差参数高精度在轨几何检校。利用卫星在轨测试期间多个试验场数据进行检校后,以有关DEM数据作为地面参考比对,地形坡度小于2°区域内的激光点高程精度由检校前的100~140m提高到2~3m。利用平坦地区激光足印内少量GPS外业控制点进行验证对比,检校后激光高程测量的绝对精度优于1m。试验结果表明了资源三号02星激光测高仪在轨几何检校方法的有效性和正确性。