Page 313 - 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

际作业中，根据测量空间需要，一般在室内空间布置 3~8 台发射器进行测量。由

于坐标测量时基于角度前方交会的原理，因此 iGPS 系统必须建立统一坐标系。
根据测量场布设发射器的实际情况，系统测量坐标系可由任意设定的 3 个发射器
中心点定义，一般情况下，默认以第一台发射器中心点为原点，该发射器指向第
二台中心为 +X 轴，以第一、二、三台发射器中心确立的平面法线为 +Z 轴，并

以右手规则定义 +Y 轴。
为了实现最终点位坐标测量，测量场中还需要加入长度基准。iGPS 系统采

用手持接收器基准尺实现长度基准解算。基准尺两端分别固定有标准接收器，其
中心间距已经被标定。测量前需将基准尺在测量场内移动，得到一定数量的基准
尺观测值后即可实现系统坐标系的建立。与经纬仪系统坐标系建立有所区别，这
里的发射器间无法实现互瞄测量，且没有水准器等设备进行发射器的调平，因此

系统的定向解算方法采用六自由度三维网平差的方法。
iGPS 系统的建站精度较为稳定，随着发射器的增多以及测量基准尺点数的
增多，平差结果本身不会出现明显的变化，系统精度不会因为发射器台数的增加

而大幅提高。因此，从系统稳定性、可靠性、经济性和测量的通视性出发，普通
场地布设 4 台发射器，基准尺测量点数可以设置为发射器个数的 10~15 倍即可，
基本可以满足测量任务需求。
（三）测量辅助坐标系

1. 立方镜坐标系
航天部门经常使用立方镜来定义坐标系，作为位姿测量的辅助坐标系，其结
构一般为 20mm×20mm×20mm（或更小）的镜面正立方体，镜面加工精度高。

该辅助坐标系原点可以选取立方镜某一面的几何中心点（一般刻画有十字丝刻
线），也可选取立方镜的立体几何中心。由于立方镜相邻镜面为相互垂直，因此
确定相邻镜面的法线即可按此规则定义立方镜坐标系。在实际测量环境中，根据
立方镜所代表的目标不同，可以将其固定安置在目标上，并事先标定好立方镜坐

标系与目标坐标系之间的关系，实现多个目标之间的位姿测量。
2. 激光跟踪仪姿态测量辅助坐标系

以 Leica 公司推出的姿态测量附件 T-Probe 和 T-Mac 为例。T-Probe 由基座、
反射棱镜、十个红外 LED 二极管、六自由度指示灯和可更换的探针等组成，其
坐标系设计为以反射棱。

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