Page 303 - 测绘新技术的理论与实践研究

第九章 激光跟踪仪高精度测量技术研究

度值，组成空间支导线，计算待测点坐标。与传统的正交坐标系测量系统相比，

该测量系统具有机械结构简单、体积小、重量轻、灵活方便、造价低等特点，根
据待测工件的具体情况可以将测量机移到工件现场进行测量，特别是可对各种复
杂工业部件的隐藏点进行快速测量。
（二）姿态测量技术现状

姿态测量，指确定测量载体、测量仪器或测量有效载荷的坐标轴在目标空间
坐标系中指向的过程。由于具体应用部门不同，被测物体具有多样性和复杂性的

特点，其坐标系中坐标轴的定义方式和所需要测量的姿态角也不尽相同。如空间
飞行器中坐标系根据部位不同严格按照设计定义空间直角坐标系，要求关注三个
坐标轴在制造、测试过程中的指向变化情况：对于导弹发射任务而言，由于导弹
的特殊圆柱形状，整体可被视为相对中轴线对称的刚体，因此不管导弹采用何种

瞄准、发射及飞行姿态，只关注其俯仰角和方位角的变化即可；而对于运动中的
舰船而言，由于航行中舰体本身相对稳定，姿态测量时主要关注其航向角（方位
角）的变化。

由于姿态测量的任务类别区别较大，所要求的测量内容、测量精度和稳定性
也各有差别，因此任务中涉及的测量仪器与设备以及所使用的测量方法也有所不
同。从技术原理上姿态测量大致可以分为直接法、间接法以及组合法三大种类。
（三）直接法姿态测量

直接法姿态测量是指利用被测物体、测量传感器的自身运动，结合与之相关
的物理性能的变化，实现姿态测量。该类方法主要应用于移动平台，如车载、船
载、机载等，测量手段主要依靠不同类别的传感器实现，如基于惯性传感器的姿

态测量和基于电子水平仪姿态测量等。
1. 惯性传感器
惯性传感器是包括陀螺仪和加速度计在内的惯性测量单元，用以检测载体运
动的加速度和姿态值，其原理是在给定初始位置姿态信息的基础上，分别对陀螺

仪所测的倾角角度值和加速度计测的加速度值进行积分运算，从而得到载体的位
置姿态信息。两个单元中加速度计属于位置测量传感器，其测量精度较高，因此

对整个惯性系统误差影响较小：而陀螺仪属于典型的姿态测量传感器，由于结构
复杂，工作时漂移现象难以避免等原因，其测量误差成为姿态控制的主要考虑
因素。

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