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申请/专利权人：浙江大学;先临三维科技股份有限公司

摘要：本发明公开了一种大空间三维形貌拼接测量系统的坐标系动态映射方法，适用于空间跟踪定位装置移动后的坐标系快速高精度映射。本方法首先建立全局世界坐标系，然后在全局世界坐标系下定位3个以上的锚点装置。当空间跟踪定位装置因大空间扫描需要而移动后，通过不少于两个的锚点装置求解移动引入的旋转平移矩阵。锚点装置具有主动位置广播功能，并通过多频相位逼近方法实现空间跟踪定位装置的高精度再定位，进而实现测量坐标系到全局世界坐标系的高精度映射，降低大空间三维拼接测量的使用难度，同时本发明通过引入具有声学定位能力和超宽带定位能力的锚点装置，可实现复杂工作环境下的空间跟踪仪设备高精度自定位。

主权项：1.一种大空间三维形貌拼接测量系统的坐标系动态映射方法，其特征在于，该方法有赖于空间跟踪定位装置和三个以上的锚点装置，具体实现包括如下步骤：步骤1、将空间跟踪定位装置安装于位置点P0，将对应的测量坐标系MCS_P0记为全局世界坐标系G_WCS；步骤2、在空间跟踪定位装置引导下，将锚点装置分别放于不同位置，记录每个锚点位置在全局世界坐标系G_WCS下的空间坐标GP_AP_nx,y,z，其中N≥n≥1，N为锚点装置数量；步骤3、当空间跟踪定位装置因大空间扫描需要而移动至位置点Px后，控制各锚点装置广播自身定位信号；步骤4、采用多传感融合法确定各锚点装置的粗略位置，空间跟踪定位装置在误差范围内的三维空间中寻找对应锚点装置，并锁定对应锚点装置的方向；步骤5、沿锁定的锚点装置方向，利用多频相位逼近方法测定各锚点装置在当前测量坐标系MCS_Px下的空间坐标MP_AP_nx,y,z；步骤6、利用GP_AP_nx,y,z和MP_AP_nx,y,z构建移动后的测量坐标系MCS_Px和全局世界坐标系G_WCS之间的单应性矩阵Tx，完成坐标系动态映射；步骤4所述的多传感融合法确定各锚点装置粗略位置的具体包括如下步骤：①控制锚点装置A1以特定信号频率f-A1通过全向扬声器向外广播特定声波，重复M次，M不小于2，每次间隔为T毫秒，T的基本误差为±3微秒以内；②所述空间跟踪定位装置的声学定位装模块接收并采集至少两个相邻的完整特定声波信号，分析声波信号的频谱获取信号频率并确定锚点装置A1的身份；③根据声压幅度比法和声音到达时间差法确定锚点装置A1到所述空间跟踪定位装置的距离L1-s和方位角Ax1-s、Ay1-s和Az1-s；④所述空间跟踪定位装置的立体视觉定位装模块依据前一步骤获取的距离L1-s和方位角Ax1-s、Ay1-s和Az1-s调整焦距和自身姿态，并在所述声学定位装模块的误差范围对距离和方位角进行进一步的精确测量，得到距离L1-v和方位角Ax1-v、Ay1-v和Az1-v；⑤对其他锚点装置重复步骤①到④，得到对应的距离和方位角；步骤5所述的多频相位逼近方法，采用直接数字频率合成器实现可调频的激光相位测距法测距，并将激光功率在可变范围内进行扫频调制，完成测距精度的初次逼近；在初次逼近后的测距误差范围内，采用可调谐激光器扫频干涉法对测距精度进行二次逼近；在二次逼近的测距误差范围内，采用多波长干涉法对测距精度进行三次逼近，并最终确定锚点装置的精确距离。

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