Page 307 - 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

图像中心坐标提取，实现位姿测量：2014 年某研究者提出了利用目标综合特征

解算相对姿态的方法，并对合作目标和非合作目标影像特征进行了分析，评价了
测量精度：2017 年有学者等使用专用测量标志和编码标志提取中心点坐标，推
导了基于空间后方交会原理的单相片位姿测量算法，大幅度提高了姿态测量精度。

摄影测量法具有非接触、对被测目标无损伤、无干扰、受恶劣环境影响小等
特点，且随着相机技术的进步，对各种类型和特点的测量目标都有很好的适应性，
是国内外研究的一大热门方向。

3. 立方镜测量法
由于工业部件结构较为复杂，测量空间狭小，难以通过点位测量恢复坐标系，
因此静态工业部件的高精度姿态测量往往利用立方镜实现。所谓立方镜，是由 6
个平面度较高的镜面组成的正立方体，由精密加工保证其相邻两个面最大不垂直

度误差小于 2。每个面均刻画有精细的十字丝线，理论上所有十字丝中心即表示
该面的中心点，通过该中心的平面法线在立方镜内交于一点，即为立方镜几何中

心点。
由于立方镜自身的特殊结构，对其相邻三个镜面准直测量，确定其各自的法
线方向，并对方向夹角稍作改正后即可将立方镜定义为典型的空间笛卡尔坐标系。

每个立方镜即可定义一个坐标系，当立方镜固定安置在目标时，可事先标定出立

方镜与目标的位姿关系，并将目标坐标系保存在立方镜中，以便随时恢复与传递。
事实上，对于航天器部件的姿态测量，绝大部分是通过安置在部件上的立方镜实

现的。利用两台电子经纬仪分别对立方镜相邻两个镜面进行准直，并通过经纬仪
精确互瞄实现坐标系的统一，从而可以高精度地建立该立方镜的坐标系。

多个立方镜间的姿态测量也可通过多台经纬仪准直以及姿态传递的方法来实
现。立方镜测量法一般只适用于静态目标的高精度姿态测量。
4. 动态跟踪测量法

对于大尺寸工业产品而言，测量范围一般都在 100m 以内。对于静态目标，
由于工业测量系统的基本功能是进行点位坐标测量，因此从原理上都可通过点位
测量建立轴线，利用几何法构建被测载体的姿态参数。而对于动态目标的姿态测量，

则主要通过动态跟踪测量点位恢复坐标系，并实时进行坐标系的转换来实现位姿
测量，对测量仪器的动态性和实时性要求较高。结合位置测量的主流工业测量系

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