CN111323048B - 一种相对位姿测量单机性能测试方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明的一种相对位姿测量单机性能测试方法及系统，解决常规的相对位姿测量单机在进行地面性能测试验证之前，首先要进行测量单机安装标定以及体目标安装标定，确定出两者的安装矩阵的问题，同时解决在性能考核时，考虑安装矩阵将测量数据进行处理，然后与试验平台实时输出的真值进行比较以进行单机的精度考核，这样的单机性能测试手段依赖于标定设备的问题，本发明公布的一种相对位姿测量单机性能测试方法，通过确定一个初始零位，测量输出相对初始零位的相对位姿数据以考核单机的性能指标，考核过程中无需复杂的初始标定过程。

Description

一种相对位姿测量单机性能测试方法及系统

技术领域

本发明涉及一种相对位姿测量单机性能测试方法及系统，属于测量单机的地面测试技术领域。

背景技术

常规的相对位姿测量单机在进行地面性能测试验证之前，首先要进行测量单机安装标定以及体目标安装标定，确定出两者的安装矩阵。在性能考核时，考虑安装矩阵将测量数据进行处理，然后与试验平台实时输出的真值进行比较以进行单机的精度考核。这样的单机性能测试手段依赖于标定设备，常用的标定设备有激光跟踪仪和视觉相机。

发明内容

本发明解决的技术问题为：克服上述现有技术的不足，提出一种相对位姿测量单机性能测试方法及系统，通过确定一个初始零位，测量输出相对初始零位的相对位姿数据以考核单机的性能指标。考核过程中无需复杂的初始标定过程。

本发明解决的技术方案为：一种相对位姿测量单机性能测试方法，步骤如下：

步骤一、搭建测试平台，将体目标安装在6自由度运动平台上，将单机安装在单机测试平台上，设定单机测试的参考零位状态；

步骤二、驱动6自由度运动平台运动，读取平台的6自由度数据(包括：三轴姿态和三轴位置)；结合步骤(1)设定的单机测试的参考零位状态，对平台的6自由度数据进行转换，得到单机测量数据真值；(单机测量数据真值，包括三轴姿态真值和三轴位置真值)

步骤三、将单机输出的测量值(三轴姿态测量值和三轴位置测量值)，与步骤二得到的单机测量数据真值(单机测量数据真值，包括三轴姿态真值和三轴位置真值)比较，根据设定的判据要求，判断单机性能是否满足要求。

优选的，步骤一、搭建测试平台，将体目标安装在6自由度运动平台上，将单机安装在单机测试平台上，设定单机测试的参考零位状态，具体如下：

相对位姿测量单机进行地面测试性能验证时，往往会选择一个体目标作为被测对象，体目标被安装在6自由度平台上，单机会被安装在测试平台上。

运动平台出厂时，定义如下几个坐标系：

1)平台运动基准坐标系XoYoZo(简称o系)：与大地固连，作为平台运动的基准，原点根据不同厂家定义不同，一般定义在平动运动轨迹的某个点上；

2)6自由度平台运动坐标系XtYtZt(简称t系)：与6自由度平台固连，随6自由度平台运动而运动，原点根据不同厂家定义不同，一般定义位于6自由度平台三转轴轴线的交汇处。6自由度平台读数表示t系相对于o系的位姿关系，包含三轴姿态和三轴位置；

3)单机测试平台坐标系XsYsZs(简称s系)：与单机测试平台固连(可具备也可不具备6自由度运动功能，本方法将单机测试平台固定后使用)。原点根据不同厂家定义不同，若具备三轴转动功能，一般定义位于三转轴轴线交会处，若不具备三轴转动功能，一般定义于平台安装面前端面中心处。单机测试平台读数表示s系相对于o系的位姿关系，包含三轴姿态(不具备三轴转动功能的，默认三轴姿态为0)和三轴位置；

6自由度平台和单机测试平台在各自的三轴姿态读数为0的情况下，XoYoZo、XtYtZt、XsYsZs三个坐标系平行。

另外，根据被测体目标特性自定义体目标特征系XmYmZm(简称m系)，根据单机情况自定义单机测量系XcYcZc(简称c系)。

将体目标和单机分别安装后,常规的测试方法需要借用标定设备确定t系与m系的相对姿态关系，c系与s系的相对姿态关系。本发明无需对体目标和单机的安装矩阵进行标定，而是寻找一个零位状态。具体过程如下。

1)安装完成后，单机上电工作，持续输出c系相对于m系的位姿信息；

2)调整6自由度平台的三维姿态运动，使c系相对于m系的相对姿态输出为0，体目标特征系(m系)与单机测量坐标系(c系)三轴平行。记录并设定此时的6自由度运动平台的位姿状态为参考零位状态State0。

优选的，所述步骤二的得到单机测量数据真值获取方法。

获取零位后，需要驱动6自由度平台进行转动进行单机测试，在进行单机相对位姿测试时，分为相对位置测试和相对姿态测试独立进行。

优选的，相对姿态测试：在State0状态，仅进行6自由度平台的三轴转动操作，得到三轴姿态真值，优选方案如下：

设三轴转动一定角度后的状态为State1，通过6自由度平台读数可以确定6自由度平台t系相对于o系的三轴姿态，既而可求得State1状态下o系到t系的姿态转换矩阵C_o→State1。同理，也可以得到State0状态下o系到t系的姿态转换矩阵C_o→State0。所以可以得到State1相对于零位State0的姿态矩阵

C_{State0→State1}＝C_o→State0 ^T·C_o→State1

根据通用的姿态矩阵求解姿态角方法，由姿态矩阵C_{State0→State1}可求到三个姿态角真值

单机测量输出可得到State1状态下，单机测量坐标系c到目标特征坐标系m的姿态矩阵C_c→m，既而由姿态矩阵C_c→m可得到三个实测姿态角

则

即为考核测量值

的真值，即三轴姿态真值。

优选的，相对位置测试：在State0状态，仅进行6自由度平台的三轴平动操作，得到三轴位置真值，优选方案如下：

设三轴平动一定距离后的状态为State2，通过6自由度平台读数可以确定State2状态下6自由度平台t系相对于o系的三轴位置R_{o_State2}。同理可以得到零位状态State0状态下6自由度平台t系相对于o系的三轴位置R_{o_State0}。则State2相对于State0状态运动的距离为

[R_dx R_dy R_dz]^T＝C_o→Stateo0·(R_{t_State2}-R_{t_State0})

单机测量输出可得到State0、State2状态下，c系相对于目标特征坐标系(m系)原点的位置分别为R_{c_State0}，R_{c_State2}。计算得到

[R_x R_y R_z]^T＝R_{c_State2}-R_{c_State0}

则[R_dx R_dy R_dz]^T即为考核测量值[R_x R_y R_z]^T的真值，即三轴位置真值。

本发明一种相对位姿测量单机性能测试系统，包括：搭建设定模块、参数获取模块、性能判断模块；

搭建设定模块，搭建测试平台，将体目标安装在6自由度运动平台上，将单机安装在单机测试平台上，设定单机测试的参考零位状态；

参数获取模块，驱动6自由度运动平台运动，读取平台的6自由度数据；结合搭建设定模块设定的单机测试的参考零位状态，对平台的6自由度数据进行转换，得到单机测量数据真值；

性能判断模块、将单机输出的测量值与参数获取模块得到的单机测量数据真值比较，根据设定的要求，判断单机性能是否满足要求。

优选的，搭建设定模块、搭建测试平台，将体目标安装在6自由度运动平台上，将单机安装在单机测试平台上，设定单机测试的参考零位状态，具体如下：

相对位姿测量单机进行地面测试性能验证时，会选择一个体目标作为被测对象，体目标被安装在6自由度平台上，单机会被安装在测试平台上；

6自由度运动平台，定义如下坐标系：

1)平台运动基准坐标系XoYoZo，即o系：与大地固连，作为平台运动的基准，原点能够预先定义；

2)6自由度平台运动坐标系XtYtZt，即t系：与6自由度平台固连，随6自由度平台运动而运动，原点能够预先定义；6自由度平台读数表示t系相对于o系的位姿关系，包含三轴姿态和三轴位置；

3)单机测试平台坐标系XsYsZs,即s系：与单机测试平台固连；原点能够预先定义，单机测试平台读数表示s系相对于o系的位姿关系，包含三轴姿态和三轴位置；6自由度平台和单机测试平台在各自的三轴姿态读数为0的情况下，XoYoZo、XtYtZt、XsYsZs三个坐标系平行；

另外，根据被测体目标特性自定义体目标特征系XmYmZm，即m系，根据单机情况自定义单机测量系XcYcZc，即c系；

将体目标和单机分别安装后,本发明无需对体目标和单机的安装矩阵进行标定，而是寻找一个零位状态。

优选的，参数获取模块得到单机测量数据真值的方法，具体如下：

获取零位后，需要驱动6自由度平台进行转动进行单机测试，在进行单机相对位姿测试时，分为相对位置测试和相对姿态测试独立进行。

优选的，相对姿态测试，具体为：在State0状态，仅进行6自由度平台的三轴转动操作，得到三轴姿态真值。

优选的，相对位置测试，具体为：在State0状态，仅进行6自由度平台的三轴平动操作，得到三轴位置真值。

本发明与现有技术相比的优点在于：

(1)本发明无需依赖昂贵的标定设备，节省大量资源。

(2)本发明仅通过通过调整平台转动和数据转换即可实现，测试方法简单可行。

(3)本发明给出了详细的使用流程和相关计算方法，具有广泛适用性。

附图说明

图1为本发明相对位姿测量单机地面测试流程示意图；

图2为本发明测试系统各坐标系示意图；

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细描述。

本发明的一种相对位姿测量单机性能测试方法及系统，解决常规的相对位姿测量单机在进行地面性能测试验证之前，首先要进行测量单机安装标定以及体目标安装标定，确定出两者的安装矩阵的问题，同时解决在性能考核时，考虑安装矩阵将测量数据进行处理，然后与试验平台实时输出的真值进行比较以进行单机的精度考核，这样的单机性能测试手段依赖于标定设备的问题，本发明公布的一种相对位姿测量单机性能测试方法，通过确定一个初始零位，测量输出相对初始零位的相对位姿数据以考核单机的性能指标，考核过程中无需复杂的初始标定过程。

本发明提供了一种新的测试方法，一般针对相对测量单机的性能测试，除了基于6自由度运动平台和单机测试平台进行相对位姿运动外，往往借助于经纬仪、全转仪、激光测距仪等仪器进行标定，获取测量真值，测试设备昂贵。本发明仅依赖于6自由度运动平台和单机测试平台，无需其它辅助设备，简单可行。

如图2所示，测试平台包括：体目标、单机、6自由度运动平台和单机测试平台，测试平台优选的要求如下：

1)6自由度运动平台：可进行三轴平动和三轴转动，且运动精度需高出被测单机测量精度两个量级以上；

2)单机测试平台：可具备也可不具备6自由度运动功能，本方法将其固定不动进行使用；

3)体目标根据实际单机测试需求自选，比如缩比卫星模型等；

4)单机：具备相对位姿测量功能，能够定义测量坐标系，比如双目相机、激光雷达等。

测试平台测试过程中，6自由度运动时要保证体目标不得超出单机的测试范围，比如视场、量程等。

优选方案为：体目标安装在6自由度运动平台上；具体为三轴平动、三轴转动的6自由度运动平台。具体有什么参数要求？6自由度运动平台的运动精度要高于单机自身的测量精度的2个量级以上，所以将平台的运动输出数值(平台的6自由度数据，包括三轴姿态和三轴位置)转换后作为单机测量数据的真值使用。

单机，具有体目标相对位姿测量功能，优选为为：测量雷达、双目相机；单机上电工作，能够持续输出单机测量坐标系相对于体目标特征坐标系的位姿信息，即持续输出c系相对于m系的位姿信息；

6自由度运动平台和测试平台之间的位置可通过平台自身读数得到；

如图1所示，本发明一种相对位姿测量单机性能测试方法，优选方案步骤如下：

步骤一、搭建测试平台，将体目标安装在6自由度运动平台上，将单机安装在单机测试平台上，设定单机测试的参考零位状态，优选方案如下：

单机测试的参考零位状态设为State0，是通过调整6自由度平台进行平动和转动，使目标能够在单机测量范围内，且使得单机测量得到的相对姿态为0，即单机测量坐标系c系与体目标特征坐标系m系平行。

步骤二、驱动6自由度运动平台运动，读取平台的6自由度数据(三轴姿态和三轴位置)；结合步骤(1)设定的单机测试的参考零位状态，对平台的6自由度数据进行转换，得到单机测量数据真值；(单机测量数据真值，包括三轴姿态真值和三轴位置真值)，具体如下：

驱动6自由度运动平台运动，分别三轴转动、不平动进行相对姿态测量，然后再三轴平动、不转动进行相对位置测量；

读取平台的6自由度数据，具体为：进行相对姿态测量时读取三轴姿态信息、进行相对位置测量时读取三轴位置信息。

结合步骤(1)设定的单机测试的参考零位状态，对平台的6自由度数据进行转换，具体为

相对姿态测试：在State0状态，仅进行6自由度平台的三轴转动操作。设三轴转动一定角度后的状态为State1，通过6自由度平台读数可以确定6自由度平台t系相对于o系的三轴姿态，既而可求得State1状态下o系到t系的姿态转换矩阵C_o→State1。同理，也可以得到State0状态下o系到t系的姿态转换矩阵C_o→State0。所以可以得到State1相对于零位State0的姿态矩阵

C_{State0→State1}＝C_o→State0 ^T·C_o→State1

单机测量输出可得到State1状态下，单机测量坐标系c到目标特征坐标系m的姿态矩阵C_c→m。

相对位置测试：在State0状态，仅进行6自由度平台的三轴平动操作。设三轴平动一定距离后的状态为State2，通过6自由度平台读数可以确定State2状态下6自由度平台t系相对于o系的三轴位置R_{o_State2}。同理可以得到零位状态State0状态下6自由度平台t系相对于o系的三轴位置R_{o_State0}。则State2相对于State0状态运动的距离为

C_o→Stateo0·(R_{t_State2}-R_{t_State0})

单机测量输出可得到State0、State2状态下，c系相对于目标特征坐标系(m系)原点的位置分别为R_{c_State0}，R_{c_State2}。

则C_o→Stateo0·(R_{t_State2}-R_{t_State0})即为考核测量值R_{c_State2}-R_{c_State0}的真值，即三轴位置真值。

得到单机测量数据真值，包括：相对姿态测量真值、相对位置测量真值运动平台出厂时，都会定义如下几个坐标系：

1)平台运动基准坐标系XoYoZo(简称o系)：与大地固连，作为平台运动的基准，原点根据不同厂家定义不同，一般定义在平动运动轨迹的某个点上；

2)6自由度平台运动坐标系XtYtZt(简称t系)：与6自由度平台固连，随6自由度平台运动而运动，原点根据不同厂家定义不同，一般定义位于6自由度平台三转轴轴线的交汇处。6自由度平台读数表示t系相对于o系的位姿关系，包含三轴姿态和三轴位置；

3)单机测试平台坐标系XsYsZs(简称s系)：与单机测试平台固连(可具备也可不具备6自由度运动功能，本方法将单机测试平台固定后使用)。原点根据不同厂家定义不同，若具备三轴转动功能，一般定义位于三转轴轴线交会处，若不具备三轴转动功能，一般定义于平台安装面前端面中心处。单机测试平台读数表示s系相对于o系的位姿关系，包含三轴姿态(不具备三轴转动功能的，默认三轴姿态为0)和三轴位置；

6自由度平台和单机测试平台在各自的三轴姿态读数为0的情况下，XoYoZo、XtYtZt、XsYsZs三个坐标系平行。

另外，根据被测体目标特性自定义体目标特征系XmYmZm(简称m系)，根据单机情况自定义单机测量系XcYcZc(简称c系)。

步骤三、将单机输出的测量值(三轴姿态测量值和三轴位置测量值)，与步骤二得到的单机测量数据真值(单机测量数据真值，包括三轴姿态真值和三轴位置真值)比较，根据设定的判据要求，判断单机性能是否满足要求，即对相对姿态测量精度评估。

相对姿态测量精度评估优选方案为：

步骤二中单机测量数据真值(包括三轴姿态真值和三轴位置真值)，与单机输出的测量值(三轴姿态测量值和三轴位置测量值)进行比较，根据姿态的差值和位置的差值分别判断其差值的绝对值分别是否满足要求的单机指标(包括单机姿态指标和单机相对位置测量指标)，若姿态的差值和位置的差值的绝对值均在指标内，则判定单机性能满足要求，否则判定单机性能不满足要求。优选方案为：

通过步骤二中的计算方法得到姿态真值(即三轴姿态真值)和实测值(即三轴姿态测量值)分别为

比较计算得

|θ_d-θ|＝2.2°

|ψ_d-ψ|＝1°

若单机姿态指标为2°，以上各方向均满足指标要求，根据如上结果，表明测量精度不满足要求。

相对位置测量精度评估：比如通过步骤二中的计算方法得到相对位置真值(即三轴位置真值)和实测值(即三轴位置测量值)分别为[R_dx R_dy R_dz]＝[315610]cm，[R_x R_y R_z]＝[213411]cm，比较计算得

|R_dx-R_x|＝10cm

|R_dy-R_y|＝22cm

|R_dz-R_z|＝1cm

若设定的判据要求中单机相对位置测量指标为小于25cm，根据如上结果，x、y、z方向均满足指标要求，表明测量精度满足要求。

本发明的一种相对位姿测量单机性能测试系统，包括：搭建设定模块、参数获取模块、性能判断模块；

搭建设定模块，搭建测试平台，将体目标安装在6自由度运动平台上，将单机安装在单机测试平台上，设定单机测试的参考零位状态；

参数获取模块，驱动6自由度运动平台运动，读取平台的6自由度数据；结合搭建设定模块设定的单机测试的参考零位状态，对平台的6自由度数据进行转换，得到单机测量数据真值；

性能判断模块、将单机输出的测量值与参数获取模块得到的单机测量数据真值比较，根据设定的要求，判断单机性能是否满足要求。

优选的，搭建设定模块、搭建测试平台，将体目标安装在6自由度运动平台上，将单机安装在单机测试平台上，设定单机测试的参考零位状态，具体如下：

相对位姿测量单机进行地面测试性能验证时，会选择一个体目标作为被测对象，体目标被安装在6自由度平台上，单机会被安装在测试平台上；

6自由度运动平台，定义如下坐标系：

1)平台运动基准坐标系XoYoZo，即o系：与大地固连，作为平台运动的基准，原点能够预先定义；

2)6自由度平台运动坐标系XtYtZt，即t系：与6自由度平台固连，随6自由度平台运动而运动，原点能够预先定义；6自由度平台读数表示t系相对于o系的位姿关系，包含三轴姿态和三轴位置；

3)单机测试平台坐标系XsYsZs,即s系：与单机测试平台固连；原点能够预先定义，单机测试平台读数表示s系相对于o系的位姿关系，包含三轴姿态和三轴位置；6自由度平台和单机测试平台在各自的三轴姿态读数为0的情况下，XoYoZo、XtYtZt、XsYsZs三个坐标系平行；

另外，根据被测体目标特性自定义体目标特征系XmYmZm，即m系，根据单机情况自定义单机测量系XcYcZc，即c系；

将体目标和单机分别安装后,本发明无需对体目标和单机的安装矩阵进行标定，而是寻找一个零位状态。

优选的，参数获取模块得到单机测量数据真值的方法，具体如下：

获取零位后，需要驱动6自由度平台进行转动进行单机测试，在进行单机相对位姿测试时，分为相对位置测试和相对姿态测试独立进行。

优选的，相对姿态测试，具体为：在State0状态，仅进行6自由度平台的三轴转动操作，得到三轴姿态真值，优选方案如下：

设三轴转动一定角度后的状态为State1，通过6自由度平台读数可以确定6自由度平台t系相对于o系的三轴姿态，既而可求得State1状态下o系到t系的姿态转换矩阵C_o→State1。同理，也可以得到State0状态下o系到t系的姿态转换矩阵C_o→State0。所以可以得到State1相对于零位State0的姿态矩阵

C_{State0→State1}＝C_o→State0 ^T·C_o→State1

根据通用的姿态矩阵求解姿态角方法，由姿态矩阵C_{State0→State1}可求到三个姿态角真值

单机测量输出可得到State1状态下，单机测量坐标系c到目标特征坐标系m的姿态矩阵C_c→m，既而由姿态矩阵C_c→m可得到三个实测姿态角

则

即为考核测量值

的真值，即三轴姿态真值。

优选的，在State0状态，仅进行6自由度平台的三轴平动操作，得到三轴位置真值，优选方案如下：

设三轴平动一定距离后的状态为State2，通过6自由度平台读数可以确定State2状态下6自由度平台t系相对于o系的三轴位置R_{o_State2}。同理可以得到零位状态State0状态下6自由度平台t系相对于o系的三轴位置R_{o_State0}。则State2相对于State0状态运动的距离为

[R_dx R_dy R_dz]^T＝C_o→Stateo0·(R_{t_State2}-R_{t_State0})

单机测量输出可得到State0、State2状态下，c系相对于目标特征坐标系(m系)原点的位置分别为R_{c_State0}，R_{c_State2}。计算得到

[R_x R_y R_z]^T＝R_{c_State2}-R_{c_State0}

则[R_dx R_dy R_dz]^T即为考核测量值[R_x R_y R_z]^T的真值，即三轴位置真值。

本发明无需依赖昂贵的标定设备，节省大量资源，仅通过通过调整平台转动和数据转换即可实现，测试方法简单可行，且本发明给出了详细的使用流程和相关计算方法，具有广泛适用性，适用于航天产品应用。

Claims (4)

1.一种相对位姿测量单机性能测试方法，其特征在于步骤如下：

步骤一、搭建测试平台，将体目标安装在6自由度运动平台上，将单机安装在单机测试平台上，设定单机测试的参考零位状态State0；

步骤二、驱动6自由度运动平台运动，读取平台的6自由度数据；结合步骤一设定的单机测试的参考零位状态，对平台的6自由度数据进行转换，得到单机测量数据真值；

所述步骤二得到单机测量数据真值的方法，具体如下：

获取零位后，需要驱动6自由度平台进行转动进行单机测试，在进行单机相对位姿测试时，分为相对位置测试和相对姿态测试独立进行；

相对姿态测试：在State0状态，仅进行6自由度平台的三轴转动操作，得到三轴姿态真值：

设三轴转动一定角度后的状态为State1，通过6自由度平台读数确定6自由度平台t系相对于o系的三轴姿态，求得State1状态下o系到t系的姿态转换矩阵C_o→State1；同理，得到State0状态下o系到t系的姿态转换矩阵C_o→State0；得到State1相对于零位State0的姿态矩阵:

C_{State0→State1}＝C_o→State0 ^T·C_o→State1

根据通用的姿态矩阵求解姿态角方法，由姿态矩阵C_{State0→State1}求得三个姿态角真值

单机测量输出得到State1状态下，单机测量坐标系c到目标特征坐标系m的姿态矩阵C_c→m，既而由姿态矩阵C_c→m得到三个实测姿态角

则

即为考核测量值

的真值，即三轴姿态真值；

相对位置测试：在State0状态，仅进行6自由度平台的三轴平动操作，得到三轴位置真值：

设三轴平动一定距离后的状态为State2，通过6自由度平台读数确定State2状态下6自由度平台t系相对于o系的三轴位置R_{o_State2}；同理得到零位状态State0状态下6自由度平台t系相对于o系的三轴位置R_{o_State0}；则State2相对于State0状态运动的距离为：

[R_dx R_dy R_dz]^T＝C_o→State0·(R_{o_State2}-R_{o_State0})；

单机测量输出可得到State0、State2状态下，c系相对于目标特征坐标系原点的位置分别为R_{c_State0}，R_{c_State2}，计算得到:

[R_x R_y R_z]^T＝R_{c_State2}-R_{c_State0}，

则[R_dx R_dy R_dz]^T即为考核测量值[R_x R_y R_z]^T的真值，即三轴位置真值；

步骤三、将单机输出的测量值与步骤二得到的单机测量数据真值比较，根据设定的要求，判断单机性能是否满足要求。

2.根据权利要求1所述的一种相对位姿测量单机性能测试方法，其特征在于：步骤一、搭建测试平台，将体目标安装在6自由度运动平台上，将单机安装在单机测试平台上，设定单机测试的参考零位状态，具体如下：

相对位姿测量单机进行地面测试性能验证时，会选择一个体目标作为被测对象，体目标被安装在6自由度平台上，单机会被安装在测试平台上；

6自由度运动平台，定义如下坐标系：

1)平台运动基准坐标系XoYoZo，即o系：与大地固连，作为平台运动的基准，原点能够预先定义；

2)6自由度平台运动坐标系XtYtZt，即t系：与6自由度平台固连，随6自由度平台运动而运动，原点能够预先定义；6自由度平台读数表示t系相对于o系的位姿关系，包含三轴姿态和三轴位置；

3)单机测试平台坐标系XsYsZs,即s系：与单机测试平台固连；原点能够预先定义，单机测试平台读数表示s系相对于o系的位姿关系，包含三轴姿态和三轴位置；6自由度平台和单机测试平台在各自的三轴姿态读数为0的情况下，XoYoZo、XtYtZt、XsYsZs三个坐标系平行；

另外，根据被测体目标特性自定义体目标特征系XmYmZm，即m系，根据单机情况自定义单机测量系XcYcZc，即c系；

将体目标和单机分别安装后,无需对体目标和单机的安装矩阵进行标定，而是寻找一个零位状态State0。

3.一种相对位姿测量单机性能测试系统，其特征在于包括：搭建设定模块、参数获取模块、性能判断模块；

搭建设定模块，搭建测试平台，将体目标安装在6自由度运动平台上，将单机安装在单机测试平台上，设定单机测试的参考零位状态State0；

参数获取模块，驱动6自由度运动平台运动，读取平台的6自由度数据；结合搭建设定模块设定的单机测试的参考零位状态，对平台的6自由度数据进行转换，得到单机测量数据真值；

参数获取模块得到单机测量数据真值的方法，具体如下：

获取零位后，需要驱动6自由度平台进行转动进行单机测试，在进行单机相对位姿测试时，分为相对位置测试和相对姿态测试独立进行；

相对姿态测试，具体为：在State0状态，仅进行6自由度平台的三轴转动操作，得到三轴姿态真值：

设三轴转动一定角度后的状态为State1，通过6自由度平台读数确定6自由度平台t系相对于o系的三轴姿态，求得State1状态下o系到t系的姿态转换矩阵C_o→State1；同理，得到State0状态下o系到t系的姿态转换矩阵C_o→State0；得到State1相对于零位State0的姿态矩阵：

C_{State0→State1}＝C_o→State0 ^T·C_o→State1

根据通用的姿态矩阵求解姿态角方法，由姿态矩阵C_{State0→State1}求得三个姿态角真值

单机测量输出得到State1状态下，单机测量坐标系c到目标特征坐标系m的姿态矩阵C_c→m，既而由姿态矩阵C_c→m得到三个实测姿态角

则

即为考核测量值

的真值，即三轴姿态真值；

相对位置测试，具体为：在State0状态，仅进行6自由度平台的三轴平动操作，得到三轴位置真值：

设三轴平动一定距离后的状态为State2，通过6自由度平台读数确定State2状态下6自由度平台t系相对于o系的三轴位置R_{o_State2}；同理得到零位状态State0状态下6自由度平台t系相对于o系的三轴位置R_{o_State0}；则State2相对于State0状态运动的距离为：

[R_dx R_dy R_dz]^T＝C_o→State0·(R_{o_State2}-R_{o_State0})

单机测量输出可得到State0、State2状态下，c系相对于目标特征坐标系原点的位置分别为R_{c_State0}，R_{c_State2}，计算得到:

[R_x R_y R_z]^T＝R_{c_State2}-R_{c_State0}，

则[R_dx R_dy R_dz]^T即为考核测量值[R_x R_y R_z]^T的真值，即三轴位置真值；

性能判断模块，将单机输出的测量值与参数获取模块得到的单机测量数据真值比较，根据设定的要求，判断单机性能是否满足要求。

4.根据权利要求3所述的一种相对位姿测量单机性能测试系统，其特征在于：搭建设定模块、搭建测试平台，将体目标安装在6自由度运动平台上，将单机安装在单机测试平台上，设定单机测试的参考零位状态，具体如下：

相对位姿测量单机进行地面测试性能验证时，会选择一个体目标作为被测对象，体目标被安装在6自由度平台上，单机会被安装在测试平台上；

6自由度运动平台，定义如下坐标系：

1)平台运动基准坐标系XoYoZo，即o系：与大地固连，作为平台运动的基准，原点能够预先定义；

2)6自由度平台运动坐标系XtYtZt，即t系：与6自由度平台固连，随6自由度平台运动而运动，原点能够预先定义；6自由度平台读数表示t系相对于o系的位姿关系，包含三轴姿态和三轴位置；

3)单机测试平台坐标系XsYsZs,即s系：与单机测试平台固连；原点能够预先定义，单机测试平台读数表示s系相对于o系的位姿关系，包含三轴姿态和三轴位置；6自由度平台和单机测试平台在各自的三轴姿态读数为0的情况下，XoYoZo、XtYtZt、XsYsZs三个坐标系平行；

另外，根据被测体目标特性自定义体目标特征系XmYmZm，即m系，根据单机情况自定义单机测量系XcYcZc，即c系；

将体目标和单机分别安装后,本发明无需对体目标和单机的安装矩阵进行标定，而是寻找一个零位状态。

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