CN111736165A - 一种位姿参数测量方法和装置 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种位姿参数测量方法和装置，包括基于双光梳测距系统，分别确定三个基站到被测靶标上三个被测物的绝对距离；根据所述三个基站到所述三个被测物的绝对距离，分别确定所述三个被测物在世界坐标系下的坐标，其中，所述世界坐标系是根据所述三个基站的位置构建得到的；根据所述三个被测物在所述世界坐标系下的坐标，确定所述被测靶标的六自由度位姿参数。基于三个基站到被测靶标上三个被测物的绝对距离来确定被测靶标的六自由度位姿参数，可以使得测量得到的六自由度位姿参数的精确度较高。

Description

一种位姿参数测量方法和装置

技术领域

本公开涉及光学精密测量技术领域，尤其涉及一种位姿参数测量方法和装置。

背景技术

现代科学技术的发展，对航天、航空、机械、仪表等众多领域内的加工精度、安装精度和检测精度提出了更高的要求。被加工工件的定位、精密零件的安装、目标物体在空间的位置监测等，都需要对六自由度位姿参数进行测量、调整和控制。因此，亟需一种高精度的六自由度绝对位姿参数的测量方法。

发明内容

有鉴于此，本公开提出了一种位姿参数测量方法和装置的技术方案。

根据本公开的一方面，提供了一种位姿参数测量方法，包括：基于双光梳测距系统，分别确定三个基站到被测靶标上三个被测物的绝对距离；根据所述三个基站到所述三个被测物的绝对距离，分别确定所述三个被测物在世界坐标系下的坐标，其中，所述世界坐标系是根据所述三个基站的位置构建得到的；根据所述三个被测物在所述世界坐标系下的坐标，确定所述被测靶标的六自由度位姿参数。

在一种可能的实现方式中，所述基于双光梳测距系统，分别确定三个基站到被测靶标上三个被测物的绝对距离，包括：在所述被测靶标移动前，基于所述双光梳测距系统，分别确定所述三个基站到所述三个被测物的第一绝对距离；在所述被测靶标移动后，基于所述双光梳测距系统，分别确定所述三个基站到所述三个被测物的第二绝对距离。

在一种可能的实现方式中，所述根据所述三个基站到所述三个被测物的绝对距离，分别确定所述三个被测物在世界坐标系下的坐标，包括：根据所述三个基站到所述三个被测物的第一绝对距离，分别确定所述三个被测物在所述世界坐标系下的第一坐标；根据所述三个基站到所述三个被测物的第二绝对距离，分别确定所述三个被测物在所述世界坐标系下的第二坐标。

在一种可能的实现方式中，所述六自由度位姿参数包括平移参数；所述根据所述三个被测物在所述世界坐标系下的坐标，确定所述被测靶标的六自由度位姿参数，包括：根据目标被测物在所述世界坐标系下的第一坐标和所述目标被测物在所述世界坐标系下的第二坐标，确定所述平移参数，其中，所述目标被测物为所述三个被测物中的一个，在所述被测靶标移动过程中存在绕所述目标被测物的旋转。

在一种可能的实现方式中，所述六自由度位姿参数包括旋转参数；所述根据所述三个被测物在所述世界坐标系下的坐标，确定所述被测靶标的六自由度位姿参数，包括：根据所述三个被测物在所述世界坐标系下的第一坐标，确定被测靶标坐标系下三个坐标轴的第一单位矢量，以及根据所述三个被测物在所述世界坐标系下的第二坐标，确定所述被测靶标坐标系下三个坐标轴的第二单位矢量，其中，所述被测靶标坐标系是根据所述三个被测物的位置构建得到的；根据所述被测靶标坐标系下三个坐标轴的第一单位矢量，确定第一角度参数，以及根据所述被测靶标坐标系下三个坐标轴的第二单位矢量，确定第二角度参数；根据所述第一角度参数和所述第二角度参数，确定所述旋转参数。

在一种可能的实现方式中，所述双光梳测距系统包括第一光梳和第二光梳；所述基于双光梳测距系统，分别确定三个基站到被测靶标上三个被测物的绝对距离，包括：针对任一所述基站和任一所述被测物，基于所述双光梳测距系统，根据所述第一光梳确定测量脉冲和参考脉冲，根据所述第二光梳确定采样脉冲；根据所述采样脉冲和所述测量脉冲得到测量干涉信号，以及根据所述采样脉冲和所述参考脉冲得到参考干涉信号；根据测量周期内的所述测量干涉信号和所述参考干涉信号之间的时间延迟Δt、所述第一光梳的脉冲重复频率f_r1、所述第一光梳和所述第二光梳的脉冲重复频率之差Δf_r，以及脉冲的群速度v_g，确定所述基站到所述被测物的绝对距离。

在一种可能的实现方式中，所述双光梳测距系统还包括带通滤波片，其中，所述带通滤波片的带宽小于f_r1f_r2/2(Δf_r)，f_r2是所述第二光梳的脉冲重复频率。

在一种可能的实现方式中，所述双光梳测距系统还包括低通滤波器，其中，所述低通滤波器的滤波范围是0～f_r2/2。

在一种可能的实现方式中，所述双光梳测距系统还包括探测器，其中，所述探测器的响应带宽大于f_r2。

根据本公开的一方面，提供了一种位姿参数测量装置，包括：绝对距离测量模块，用于基于双光梳测距系统，分别确定三个基站到被测靶标上三个被测物的绝对距离；坐标确定模块，用于根据所述三个基站到所述三个被测物的绝对距离，分别确定所述三个被测物在世界坐标系下的坐标，其中，所述世界坐标系是根据所述三个基站的位置构建得到的；参数确定模块，用于根据所述三个被测物在所述世界坐标系下的坐标，确定所述被测靶标的六自由度位姿参数。

基于双光梳测距系统分别确定三个基站到被测靶标上三个被测物的绝对距离，根据三个基站到三个被测物的绝对距离，分别确定三个被测物在根据三个基站的位置构建得到的世界坐标系下的坐标，进而根据三个被测物在世界坐标系下的坐标，确定被测靶标的六自由度位姿参数。基于三个基站到被测靶标上三个被测物的绝对距离来确定被测靶标的六自由度位姿参数，可以使得测量得到的六自由度位姿参数的精确度较高。

根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本公开的其它特征及方面将变得清楚。

附图说明

包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本公开的示例性实施例、特征和方面，并且用于解释本公开的原理。

图1示出根据本公开实施例的位姿参数测量方法的流程图；

图2示出根据本公开实施例的六自由度位姿参数的测量原理图；

图3示出根据本公开实施例的双光梳测距的原理图；

图4示出根据本公开实施例的双光梳线性光采样的原理图；

图5示出根据本公开实施例的位姿参数测量装置的框图。

具体实施方式

以下将参考附图详细说明本公开的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。

另外，为了更好的说明本公开，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本公开同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本公开的主旨。

图1示出根据本公开一实施例的位姿参数测量方法的流程图。如图1所示，该方法可以包括：

步骤S11，基于双光梳测距系统，分别确定三个基站到被测靶标上三个被测物的绝对距离。

步骤S12，根据三个基站到三个被测物的绝对距离，分别确定三个被测物在世界坐标系下的坐标，其中，世界坐标系是根据三个基站的位置构建得到的。

步骤S13，根据三个被测物在世界坐标系下的坐标，确定被测靶标的六自由度位姿参数。

基于三个基站到被测靶标上三个被测物的绝对距离来确定被测靶标的六自由度位姿参数，可以使得测量得到的六自由度位姿参数的精确度较高。

图2示出根据本公开实施例的六自由度位姿参数的测量原理图。如图2所示，测量系统中包括三个基站A、B、C，以及固定连接在被测靶标上的被测物a、b、c。三个基站A、B、C可以为呈正三角形分布的跟踪转镜，使得可以将照射到基站上的测量光入射到被测物上。被测物a、b、c可以为呈正三角形分布的回射器，使得可以将照射到被测物上的入射光平行地反射回去。通过双光梳测距系统分别确定三个基站到被测靶标上三个被测物的绝对距离。例如，通过双光梳测距系统确定基站A、B、C到被测靶标上固连的被测物a的绝对距离分别为d₁、d₂、d₃。根据三个基站的位置构建世界坐标系。例如，以基站A的位置(跟踪转镜出射点的位置)为基准构建世界坐标系，则基站A在世界坐标系下的坐标为A(0，0，0)，基站B在世界坐标系下的坐标为B(X₂，0，0)，基站C在世界坐标系下的坐标为C(X₃，Y₃，0)。根据三个基站到三个被测物的绝对距离以及三个基站在世界坐标系下的坐标，分别确定三个被测物在世界坐标系下的坐标。

在采用双光梳测距系统进行测距之前，需对三个基站的坐标进行提前标定。为了准确地标定基站的坐标，引入第四个基站，出光口位置设为D(X₄，Y₄，Z₄)。取任意一个被测物，并将其放置在n个不同的空间位置上，对于每一位置分别使全部四个基站发出的光束入射到该被测物上，在序号为i的位置处，得到其到四个基站的距离值d_i1、d_i2、d_i3、d_i4，选取其中三个距离值(即选三个基站测量得到的距离值)，可以求得该被测物顶点的空间坐标，进而可以知道该被测物到另外一个未选用的基站的距离，记为l_ij，其中j表示未被选用的基站的序号，1≤j≤4。记f_ij＝(l_ij-d_ij)/l_ij，f_ij可以表示当前的位置参数初值所造成的相对残差。以所有四个基站的相对残差的平方和RES作为优化目标，其中RES＝∑_i∑_jf_ij ²表示过定义的非线性方程组在选取当前基站坐标值时的测量残差。采用迭代法进行非线性最优化，得出RES最小时的基站坐标即为自标定得出的基站坐标最优解。除了采用上述方法对三个基站的坐标进行标定之外，还可以采用其它方法对三个基站的坐标进行标定，本公开对标定方法不做具体限定。

在一种可能的实现方式中，双光梳测距系统包括第一光梳和第二光梳；基于双光梳测距系统，分别确定三个基站到被测靶标上三个被测物的绝对距离，包括：针对任一基站和任一被测物，基于双光梳测距系统，根据第一光梳确定测量脉冲和参考脉冲，根据第二光梳确定采样脉冲；根据采样脉冲和测量脉冲得到测量干涉信号，以及根据采样脉冲和参考脉冲得到参考干涉信号；根据测量周期内的测量干涉信号和参考干涉信号之间的时间延迟Δt、第一光梳的脉冲重复频率f_r1、第一光梳和第二光梳的脉冲重复频率之差Δf_r，以及脉冲的群速度v_g，确定基站到被测物的绝对距离。

在一种可能的实现方式中，双光梳测距系统还包括带通滤波片，其中，带通滤波片的带宽小于f_r1f_r2/2(Δf_r)，f_r2是第二光梳的脉冲重复频率。

在一种可能的实现方式中，双光梳测距系统还包括低通滤波器，其中，低通滤波器的滤波范围是0～f_r2/2。

在一种可能的实现方式中，双光梳测距系统还包括探测器，其中，探测器的响应带宽大于f_r2。

基于双光梳测距系统确定任一基站到任一被测物的绝对距离的测量原理是相同的，下面以双光梳测距系统确定基站A到被测物a的绝对距离为例对绝对距离测量过程进行详细描述。

图3示出根据本公开实施例的双光梳测距的原理图。如图3所示，双光梳测距系统包括第一光梳(图3中的光梳1)、第二光梳(图3中的光梳2)、分光镜1、分光镜2、分光镜3、参考镜、透镜、带通滤波片、低通滤波器、探测器、处理器、位置探测器、电机。第一光梳出射的光脉冲为信号脉冲，第一光梳的脉冲重复频率为f_r1。第二光梳出射的光脉冲为本振光脉冲，也称为采样脉冲，第二光梳的脉冲重复频率为f_r2。如图3所示，光梳1(第一光梳)出射的信号脉冲由分光镜1分为测量脉冲和参考脉冲，测量脉冲经分光镜2透射后照射到跟踪转镜(基站A)，进而经过跟踪转镜使得测量脉冲照射到回射器(被测物a)，经回射器反射后的测量脉冲经过跟踪转镜后入射到分光镜2后分为两路，其中，10％的测量脉冲反射，90％的测量脉冲透射。10％的测量脉冲经分光镜2反射后经过透镜被位置探测器探测，通过检测入射到回射器的测量脉冲与经回射器反射的测量脉冲之间的位置偏差，反馈电机调整跟踪转镜的转角，使得测量脉冲能够始终入射到回射器中心。90％的测量脉冲经分光镜2透射后，进而经分光镜1和分光镜3反射后进入带通滤波片。参考脉冲经参考镜反射后，经分光镜1透射以及经分光镜3反射后进入带通滤波片。光梳2(第二光梳)出射的采样脉冲经分光镜3透射后进入带通滤波片。

由于信号脉冲的脉冲时间周期(T_r1＝1/f_r1)和采样脉冲的脉冲时间周期(T_r2＝1/f_r2)具有微小差别，从而每经过一个采样脉冲的脉冲时间周期，信号脉冲和采样脉冲之间会产生Δt＝Δf_r/(f_r1f_r2)的时间滑移，其中，Δf_r＝|f_r1-f_r2|，因此，可以通过采样脉冲对信号脉冲进行线性光采样。

图4示出根据本公开实施例的双光梳线性光采样的原理图。如图4所示，随着信号脉冲和采样脉冲的相对位置的周期性变化，在每个T_update＝1/Δf_r的测量周期内，出现一对参考干涉信号和测量干涉信号，其中，测量干涉信号为采样脉冲对测量脉冲进行线性光采样得到的，参考干涉信号为采样脉冲对参考脉冲进行线性光采样得到的。

仍以上述图3为例，如图3所示，参考干涉信号和测量干涉信号通过带通滤波器后进入探测器，探测器将光信号转换为电信号，该电信号通过低通滤波器后，被采集卡采集存储到处理器中进行信号处理，得到测量干涉信号和参考干涉信号之间的时间延迟Δt。为了防止参考干涉信号和测量干涉信号出现周期性混叠，带通滤波片的带宽Δv_comb小于f_r1f_r2/2(Δf_r)，探测器的响应带宽大于f_r2，低通滤波器的滤波范围是0～f_r2/2。

在确定测量干涉信号和参考干涉信号之间的时间延迟Δt之后，可以通过下述公式(1)确定基站A到被测物a的绝对距离L：

其中，v_g是光脉冲的群速度。

在双光梳测距系统将第一光梳和第二光梳的脉冲重复频率溯源、锁定在原子钟上的情况下，可以实现1秒平均时间内10^-7m量级的相对测距精度。

在一种可能的实现方式中，基于双光梳测距系统，分别确定三个基站到被测靶标上三个被测物的绝对距离，包括：在被测靶标移动前，基于双光梳测距系统，分别确定三个基站到三个被测物的第一绝对距离；在被测靶标移动后，基于双光梳测距系统，分别确定三个基站到三个被测物的第二绝对距离。

在一种可能的实现方式中，根据三个基站到三个被测物的绝对距离，分别确定三个被测物在世界坐标系下的坐标，包括：根据三个基站到三个被测物的第一绝对距离，分别确定三个被测物在世界坐标系下的第一坐标；根据三个基站到三个被测物的第二绝对距离，分别确定三个被测物在世界坐标系下的第二坐标。

通过上述图2和图3方法实施例，可以在被测靶标移动前，基于双光梳测距系统，分别确定三个基站到三个被测物的第一绝对距离；在被测靶标移动后，基于双光梳测距系统，分别确定三个基站到三个被测物的第二绝对距离。

根据三个基站到三个被测物的第一绝对距离，分别确定三个被测物在世界坐标系下的第一坐标。例如，三个基站A、B、C到被测物a的第一绝对距离d₁、d₂、d₃，可以通过下述公式(2)确定被测物a在世界坐标系下的第一坐标(x₁,y₁,z₁)：

同理，可以确定被测物b在世界坐标系下的第一坐标为(x₂,y₂,z₂)，被测物c在世界坐标系下的第一坐标分别为(x₃,y₃,z₃)。

同理，可以根据三个基站到三个被测物的第二绝对距离，分别确定被测靶标移动后，三个被测物在世界坐标系下的第二坐标。其中，被测物a在世界坐标系下的第二坐标为(x₁',y₁',z₁')，被测物b在世界坐标系下的第二坐标为(x₂',y₂',z₂')，被测物c在世界坐标系下的第二坐标为(x₃',y₃',z₃')。

通过双光梳测距系统，可以同时跟踪测量同一个被测物，根据三个基站到单个被测物的绝对距离，可以实现单个被测物的三维空间坐标高精度动态测量。

被测靶标的六自由度位姿参数包括Δx、Δy、Δz、Δα、Δβ、Δγ。其中，Δx、Δy、Δz分别是沿世界坐标系下X轴、Y轴、Z轴的平移参数，Δα、Δβ、Δγ分别是绕世界坐标系下X轴、Y轴、Z轴的旋转参数。根据三个被测物在世界坐标系下的坐标，确定被测靶标的六自由度位姿参数。

在一种可能的实现方式中，六自由度位姿参数包括平移参数；根据三个被测物在世界坐标系下的坐标，确定被测靶标的六自由度位姿参数，包括：根据目标被测物在世界坐标系下的第一坐标和目标被测物在世界坐标系下的第二坐标，确定平移参数，其中，目标被测物为三个被测物中的一个，在被测靶标移动过程中存在绕目标被测物的旋转。

在一示例中，目标被测物为被测物a，即被测靶标移动过程中存在绕被测a的旋转。被测靶标移动前，被测物a(目标被测物)在世界坐标系下的第一坐标为(x₁,y₁,z₁)，被测靶标移动后，被测物a在世界坐标系下的第二坐标为(x₁',y₁',z₁')，则可以通过下述公式(3)确定被测靶标的平移参数Δx、Δy、Δz：

[Δx,Δy,Δz]＝[x₁',y₁',z₁']-[x₁,y₁,z₁] (3)。

在一种可能的实现方式中，六自由度位姿参数包括旋转参数；根据三个被测物在世界坐标系下的坐标，确定被测靶标的六自由度位姿参数，包括：根据三个被测物在世界坐标系下的第一坐标，确定被测靶标坐标系下三个坐标轴的第一单位矢量，以及根据三个被测物在世界坐标系下的第二坐标，确定被测靶标坐标系下三个坐标轴的第二单位矢量，其中，被测靶标坐标系是根据三个被测物的位置构建得到的；根据被测靶标坐标系下三个坐标轴的第一单位矢量，确定第一角度参数，以及根据被测靶标坐标系下三个坐标轴的第二单位矢量，确定第二角度参数；根据第一角度参数和第二角度参数，确定旋转参数。

在一示例中，根据三个被测物a、b、c在世界坐标系下的第一坐标，通过下述公式(4)确定两个关键向量

和

被测靶标坐标系下，以被测物a所在位置为原点，以

方向为X₀轴正方向，以

的方向为Z₀轴正方向，Y₀轴正方向符合右手系一般规则。根据两个关键向量

和

通过下述公式(5)确定被测靶标坐标系下三个坐标轴的第一单位矢量u、v、w：

进而，根据被测靶标坐标系下三个坐标轴的第一单位矢量u、v、w，通过下述公式(6)确定被测靶标的第一角度参数(α,β,γ)：

其中，u_z是u在世界坐标系下Z轴方向的分量，u_x是u在世界坐标系下X轴方向的分量，u_y是u在世界坐标系下Y轴方向的分量，w_z是w在世界坐标系下Z轴方向的分量，v_z是v在世界坐标系下Z轴方向的分量。

同理，根据三个被测物在世界坐标系下的第二坐标，确定被测靶标坐标系下三个坐标轴的第二单位矢量u'、v'、w'，进而根据被测靶标坐标系下三个坐标轴的第二单位矢量u'、v'、w'，确定被测靶标的第二角度参数(α',β',γ')。

根据第一角度参数(α,β,γ)和第二角度参数(α',β',γ')，通过下述公式(7)确定被测靶标的旋转参数(Δα,Δβ,Δγ)：

[Δα,Δβ,Δγ]＝[α',β',γ']-[α,β,γ] (7)。

基于双光梳测距系统分别确定三个基站到被测靶标上三个被测物的绝对距离，根据三个基站到三个被测物的绝对距离，分别确定三个被测物在根据三个基站的位置构建得到的世界坐标系下的坐标，进而根据三个被测物在世界坐标系下的坐标，确定被测靶标的六自由度位姿参数。基于三个基站到被测靶标上三个被测物的绝对距离来确定被测靶标的六自由度位姿参数，可以使得测量得到的六自由度位姿参数的精确度较高。

图5示出根据本公开实施例的位姿参数测量装置的框图。如图5所示，装置50包括：

绝对距离测量模块51，用于基于双光梳测距系统，分别确定三个基站到被测靶标上三个被测物的绝对距离；

坐标确定模块52，用于根据三个基站到三个被测物的绝对距离，分别确定三个被测物在世界坐标系下的坐标，其中，世界坐标系是根据三个基站的位置构建得到的；

参数确定模块53，用于根据三个被测物在世界坐标系下的坐标，确定被测靶标的六自由度位姿参数。

在一种可能的实现方式中，绝对距离测量模块51具体用于：

在被测靶标移动前，基于双光梳测距系统，分别确定三个基站到三个被测物的第一绝对距离；

在被测靶标移动后，基于双光梳测距系统，分别确定三个基站到三个被测物的第二绝对距离。

在一种可能的实现方式中，坐标确定模块52具体用于：

根据三个基站到三个被测物的第一绝对距离，分别确定三个被测物在世界坐标系下的第一坐标；

根据三个基站到三个被测物的第二绝对距离，分别确定三个被测物在世界坐标系下的第二坐标。

在一种可能的实现方式中，六自由度位姿参数包括平移参数；

参数确定模块53具体用于：

根据目标被测物在世界坐标系下的第一坐标和目标被测物在世界坐标系下的第二坐标，确定平移参数，其中，目标被测物为三个被测物中的一个，在被测靶标移动过程中存在绕目标被测物的旋转。

在一种可能的实现方式中，六自由度位姿参数包括旋转参数；

参数确定模块53具体用于：

根据三个被测物在世界坐标系下的第一坐标，确定被测靶标坐标系下三个坐标轴的第一单位矢量，以及根据三个被测物在世界坐标系下的第二坐标，确定被测靶标坐标系下三个坐标轴的第二单位矢量，其中，被测靶标坐标系是根据三个被测物的位置构建得到的；

根据被测靶标坐标系下三个坐标轴的第一单位矢量，确定第一角度参数，以及根据被测靶标坐标系下三个坐标轴的第二单位矢量，确定第二角度参数；

根据第一角度参数和第二角度参数，确定旋转参数。

在一种可能的实现方式中，双光梳测距系统包括第一光梳和第二光梳；

绝对距离测量模块51具体用于：

针对任一基站和任一被测物，基于双光梳测距系统，根据第一光梳确定测量脉冲和参考脉冲，根据第二光梳确定采样脉冲；

根据采样脉冲和测量脉冲得到测量干涉信号，以及根据采样脉冲和参考脉冲得到参考干涉信号；

根据测量干涉信号和参考干涉信号之间的时间延迟Δt、第一光梳的脉冲重复频率f_r1、第一光梳和第二光梳的脉冲重复频率之差Δf_r，以及脉冲的群速度v_g，确定基站到被测物的绝对距离。

在一种可能的实现方式中，双光梳测距系统还包括带通滤波片，其中，带通滤波片的带宽小于f_r1f_r2/2(Δf_r)，f_r2是第二光梳的脉冲重复频率。

在一种可能的实现方式中，双光梳测距系统还包括低通滤波器，其中，低通滤波器的滤波范围是0～f_r2/2。

在一种可能的实现方式中，双光梳测距系统还包括探测器，其中，探测器的响应带宽大于f_r2。

本公开提供的装置50能够实现图1至图4任一所示方法实施例中的各个步骤，并实现相同的技术效果，为避免重复，这里不再赘述。

以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (10)

1.一种位姿参数测量方法，其特征在于，包括：

基于双光梳测距系统，分别确定三个基站到被测靶标上三个被测物的绝对距离；

根据所述三个基站到所述三个被测物的绝对距离，分别确定所述三个被测物在世界坐标系下的坐标，其中，所述世界坐标系是根据所述三个基站的位置构建得到的；

根据所述三个被测物在所述世界坐标系下的坐标，确定所述被测靶标的六自由度位姿参数。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于双光梳测距系统，分别确定三个基站到被测靶标上三个被测物的绝对距离，包括：

在所述被测靶标移动前，基于所述双光梳测距系统，分别确定所述三个基站到所述三个被测物的第一绝对距离；

在所述被测靶标移动后，基于所述双光梳测距系统，分别确定所述三个基站到所述三个被测物的第二绝对距离。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述三个基站到所述三个被测物的绝对距离，分别确定所述三个被测物在世界坐标系下的坐标，包括：

根据所述三个基站到所述三个被测物的第一绝对距离，分别确定所述三个被测物在所述世界坐标系下的第一坐标；

根据所述三个基站到所述三个被测物的第二绝对距离，分别确定所述三个被测物在所述世界坐标系下的第二坐标。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述六自由度位姿参数包括平移参数；

所述根据所述三个被测物在所述世界坐标系下的坐标，确定所述被测靶标的六自由度位姿参数，包括：

根据目标被测物在所述世界坐标系下的第一坐标和所述目标被测物在所述世界坐标系下的第二坐标，确定所述平移参数，其中，所述目标被测物为所述三个被测物中的一个，在所述被测靶标移动过程中存在绕所述目标被测物的旋转。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述六自由度位姿参数包括旋转参数；

所述根据所述三个被测物在所述世界坐标系下的坐标，确定所述被测靶标的六自由度位姿参数，包括：

根据所述三个被测物在所述世界坐标系下的第一坐标，确定被测靶标坐标系下三个坐标轴的第一单位矢量，以及根据所述三个被测物在所述世界坐标系下的第二坐标，确定所述被测靶标坐标系下三个坐标轴的第二单位矢量，其中，所述被测靶标坐标系是根据所述三个被测物的位置构建得到的；

根据所述被测靶标坐标系下三个坐标轴的第一单位矢量，确定第一角度参数，以及根据所述被测靶标坐标系下三个坐标轴的第二单位矢量，确定第二角度参数；

根据所述第一角度参数和所述第二角度参数，确定所述旋转参数。

6.根据权利要求1至5任一项所述的方法，其特征在于，所述双光梳测距系统包括第一光梳和第二光梳；

所述基于双光梳测距系统，分别确定三个基站到被测靶标上三个被测物的绝对距离，包括：

针对任一所述基站和任一所述被测物，基于所述双光梳测距系统，根据所述第一光梳确定测量脉冲和参考脉冲，根据所述第二光梳确定采样脉冲；

根据所述采样脉冲和所述测量脉冲得到测量干涉信号，以及根据所述采样脉冲和所述参考脉冲得到参考干涉信号；

根据测量周期内的所述测量干涉信号和所述参考干涉信号之间的时间延迟Δt、所述第一光梳的脉冲重复频率f_r1、所述第一光梳和所述第二光梳的脉冲重复频率之差Δf_r，以及脉冲的群速度v_g，确定所述基站到所述被测物的绝对距离。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述双光梳测距系统还包括带通滤波片，其中，所述带通滤波片的带宽小于f_r1f_r2/2(Δf_r)，f_r2是所述第二光梳的脉冲重复频率。

8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，所述双光梳测距系统还包括低通滤波器，其中，所述低通滤波器的滤波范围是0～f_r2/2。

9.根据权利要求6至8中任一项所述的方法，其特征在于，所述双光梳测距系统还包括探测器，其中，所述探测器的响应带宽大于f_r2。

10.一种位姿参数测量装置，其特征在于，包括：

绝对距离测量模块，用于基于双光梳测距系统，分别确定三个基站到被测靶标上三个被测物的绝对距离；

坐标确定模块，用于根据所述三个基站到所述三个被测物的绝对距离，分别确定所述三个被测物在世界坐标系下的坐标，其中，所述世界坐标系是根据所述三个基站的位置构建得到的；

参数确定模块，用于根据所述三个被测物在所述世界坐标系下的坐标，确定所述被测靶标的六自由度位姿参数。

Images