CN102866395B - 基于激光雷达的机械漂移检测及修正方法

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本发明目的在于提出一种适用于大尺寸精密测量中测量仪器激光雷达与被测物之间的机械漂移检测及修正方法，其特征在于能够监测被测物体相对雷达的微移量，通过设置转站误差阈值，自动判断微移量是否符合转站条件给予机械漂移修正，验证了测量数据的有效性，有效提高了测量数据的准确性和可靠性。

基于激光雷达的机械漂移检测及修正方法

技术领域

本发明涉及一种适用于大尺寸精密测量中测量仪器激光雷达与被测物之间的机械漂移检测及修正方法，属于大尺寸测量技术领域。

背景技术

激光雷达对大尺寸被测物进行精密检测时测量仪器与被测物之间没有固定连接，当测量任务较大、需要的测量时间较长时，由于时间的累积、测量环境的变化等原因，都会引起测量仪器与被测物之间发生相对移动，使测量数据产生机械漂移，其漂移大小有可能会导致测量结果失效，无法达到测量目的。

发明内容

本发明目的在于提出一种适用于大尺寸精密测量中测量仪器激光雷达与被测物之间的机械漂移检测及修正方法，其特征在于能够监测被测物体相对雷达的微移量，通过设置转站误差阈值，自动判断微移量是否符合转站条件给予机械漂移修正，验证了测量数据的有效性，有效提高测量数据的准确性和可靠性。

如图1所示，测量仪器激光雷达在开始测量任务时需对工具球进行测量，记录其测量数据，在进行测量一段时间后需对同一工具球进行再次测量，得到其测量数据，将两次数据进行比较，查看两次测量之间是否存在测量数据偏移，其偏移量对于测量任务精度要求是否可以接受。

设激光雷达第一次测量工具球得到球心空间位置坐标为0₁(X₁，Y₁，Z₁)，激光雷达工作一段时间后第二次测量此工具球得到其球心空间位置坐标为0₂(X₂，Y₂，Z₂)。

两次测量数据之差Δ为：

dX＝X₂-X₁；

dY＝Y₂-Y₁；

dZ＝Z₂-Z₁；

dMag = \sqrt{{(X_{2} - X_{1})}^{2} + {(Y_{2} - Y_{1})}^{2} + {(Z_{2} - Z_{1})}^{2}}

设测量仪器稳定性精度为δ_instrument

若：Δ＝|0₂(X₂，Y₂，Z₂)-0₁(X₁，Y₁，Z₁)|＝dMag＜δ_instrument，则认为测量数据漂移在允许范围内，可以继续测量任务。

若：Δ＝|0₂(X₂，Y₂，Z₂)-0₁(X₁，Y₁，Z₁)|＝dMag＞δ_instrument，则需要根据测量精度要求考虑其测量数据漂移是否可以接受。

设测量任务要求精度为δ_require

若δ_instrument＜Δ＝|0₂(X₂，Y₂，Z₂)-0₁(X₁，Y₁，Z₁)|＝dMag＜kδ_require，则认为测量数据漂移在允许范围内，可以继续测量任务，其中k值根据实际测量环境及测量方式而定。

若Δ＝|0₂X₂，Y₂，Z₂)-0₁(X₁，Y₁，Z₁)|＝dMag＞kδ_require，则认为测量数据漂移已经超出测量任务要求精度允许范围，这段时间中的测量数据失去有效性，需进行修正保证其测量精度。

K值选取方式：

修正方法：按转站的方法，对基准工具球进行测量，进行坐标系转换，重新对激光雷达进行定位。

附图说明

图1机械漂移检测原理示意图

具体实施方式

本发明目的在于提出适用于大尺寸精密测量中测量仪器激光雷达与被测物之间的机械漂移检测及修正方法，其特征在于能够监测被测物体相对雷达的微移量，通过设置转站误差阈值，自动判断微移量是否符合转站条件，验证了测量数据的有效性，有效提高了测量数据的准确性和可靠性。

1)确定激光雷达稳定性精度δ_instrument及测量任务要求精度δ_require。

2)通过检测前后两次测量的几个标准工具球来检测激光雷达与被测物之间是否发生微小位移。

3)设置转站误差阈值，判断微移量是否超出测量任务要求精度允许范围。如果超差，则按转站的方法，对基准工具球进行测量，进行坐标系转换，重新对激光雷达进行定位，从而达到机械漂移修正。

1.一种适用于大尺寸精密测量中测量仪器激光雷达与被测物之间的机械漂移检测及修正方法，其特征在于能够监测被测物体相对雷达的微移量，通过设置转站误差阈值，自动判断微移量是否符合转站条件给予机械漂移修正，验证了测量数据的有效性，有效提高测量数据的准确性和可靠性；

测量仪器激光雷达在工作需对工具球进行测量，记录其测量数据，在进行测量一段时间后需对同一工具球进行再次测量，得到其测量数据，将两次数据进行比较，查看两次测量之间是否存在测量数据偏移，其偏移量对于测量任务精度要求是否可以接受；

设激光雷达第一次测量工具球得到工具球心的空间位置坐标为0₁(X₁，Y₁，Z₁)，激光雷达工作一段时间后第二次测量此工具球得到其球心空间位置坐标为0₂(X₂，Y₂，Z₂)；

两次测量数据之差Δ为：

dX＝X₂-X₁；

dY＝Y₂-Y₁；

dZ＝Z₂-Z₁；

dMag = \sqrt{{(X_{2} - X_{1})}^{2} + {(Y_{2} - Y_{1})}^{2} + {(Z_{2} - Z_{1})}^{2}}

设测量仪器稳定性精度为δ_instrument

若：Δ＝|0₂(X₂，Y₂，Z₂)-0₁(X₁，Y₁，Z₁)|＝dMag＜δ_instrument，则认为测量数据漂移在允许范围内，可以继续测量任务；

若：Δ＝|0₂(X₂，Y₂，Z₂)-0₁(X₁，Y₁，Z₁)|＝dMag＞δ_instrument，则需要根据测量精度要求考虑其测量数据漂移是否可以接受；

设测量任务要求精度为δ_require

若δ_instrument＜Δ＝|0₂(X₂，Y₂，Z₂)-0₁(X₁，Y₁，Z₁)|＝dMag＜kδ_require，则认为测量数据漂移在允许范围内，可以继续测量任务，其中k值根据实际测量环境及测量方式而定；

若Δ＝|0₂(X₂，Y₂，Z₂)-0₁(X₁，Y₁，Z₁)|＝dMag＞kδ_require，则认为测量数据漂移已经超出测量任务要求精度允许范围，这段时间中的测量数据失去有效性，需进行修正保证其测量精度；

K值选取方式：