Page 308 - 测绘新技术的理论与实践研究

测绘新技术的理论与实践研究

统，可进行实时动态测量的主要有全站仪系统、iGPS 系统和激光跟踪测量系统。

全站仪系统主要指智能型全站仪（测量机器人），具有快速旋转马达、自动
目标识别、照准（ATR）和跟踪功能，单站测量操作十分简便，动态姿态测量时
可用三台仪器组合建立测量系统。但其动态测量频率偏低，测量精度一般，无法

适用于快速实时姿态测量。
iGPS 系统相对于目前主流的工业测量设备，具备以下三个突出的优点：一
是多目标实时动态测量。标定好的 iGPS 测量场内可以支持多个（理论上数量无

限制）独立的接收器同时工作，互不影响，所测点坐标能实时保存到数据库中；
二是通视性要求不高。发射器单元可以安置在固定脚架或其他空间任何位置固定，
相互之间无需通视，工作时接收器能接收到任意两个以上的发射器信号即可实现

测量，且有效避免了其他仪器转站测量的问题；三是测量场标定过程简单。测量
场标定一次即可实现无限次使用，大大提高了测量效率。iGPS 系统可进行不同

频率的实时动态测量，但受发射器转速影响，测量频率不高，实现较稳定动态测
量的频率不高于 20Hz。经实际测试（测试环境为 15×30m 室内空间范围内，常温、

标准气压，布设 4 台发射器进行建站，将 iGPS 系统探测器绑定于激光跟踪仪标

准附件 BallBar 杆上一端，以不同速度进行圆周运动），iGPS 系统实现动态测量
时精度较低，达到 ±1.5mm，但系统以不同频率对不同速度物体实现动态测量时，
跟踪准确，很少出现粗差点，点位精度保持稳定。

对于目前主流工业测量系统的动态跟踪测量性能而言，激光跟踪测量系统相
比其他测量系统具有明显优势。此外，随着动态位姿测量的需求进一步扩大，在
坐标跟踪测量的基础上，各厂商和科研院所都研究和开发了基于激光跟踪仪的姿

态测量附件，在不同任务中进行多个自由度的测量。
美国国家标准局首先设计了可测量五自由度的激光跟踪仪的附件，并由 API
公司进行了改进，利用双轴伺服反射镜对激光跟踪仪发射的激光进行垂直反射，

并通过自身的位置探测器始终保持垂直状态，从而实时获取附件的姿态信息，实
现了六自由度测量。奥地利的 J.P.Prenninger 等则通过对角隅棱镜（内部为三个
相互垂直的反射镜）进行测量，利用激光反射角进行姿态计算。上述多自由度测

量方法虽然设计巧妙，但实现起来都有一定局限性，如测量范围较小，硬件形式
不易固化等缺点，没有得到广泛应用。

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