CN114166115B - 一种试验场高精度实时定姿、定位系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种试验场气浮台实时定姿、定位系统及方法，系统中转动平台安装在气浮台上，且转动平台的转轴与气浮台的姿态平台转轴重合，T‑probe固定安装在转动平台上，T‑probe滚动和俯仰的零位与气浮台的姿态平台所在平面平行；激光跟踪仪用于测量T‑probe的位置和姿态，将测量结果发送给控制计算机；转动平台实时测得自身转轴转角θz，发送给控制计算机；控制计算机，根据气浮台本体坐标系下T‑probe与单轴转动平台转轴的距离r0和转动平台转轴的转角θz将T‑probe在真北坐标系下的位置转换为气浮台在真北坐标系下的位置；根据零位姿态转换矩阵Tc→0、转动平台零位时T‑probe真北坐标系下的姿态与气浮台在真北坐标系下的测量姿态之间的转换矩阵T0→d，将T‑probe在的姿态Ac1转换为气浮台的姿态。
Description
技术领域
本发明涉及试验场高精度实时定姿、定位方法，属于姿态控制技术领域。
背景技术
探月三期探测器系统由轨道器、着陆器、上升器、返回器组成，将完成月面采样返回任务。轨返组合体作为追踪航天器，上升器作为目标航天器进行人类首次环月轨道无人自主交会对接：交会任务中将采用弱撞击抓捕式对接机构实施对接任务；在完成对接形成对接组合体后，月面采样样品将由上升器转移至返回器。探月三期交会对接任务具有空间环境复杂、对接条件要求严格、对控制方案可靠性要求高、新研设备多、涉及样品转移操作任务等特点。因而物理试验是验证各新设备的关键技术途径。
月球轨道交会对接试验是嫦娥五号任务的关键地面试验之一，用于验证控制系统方案算法和对接机构等新设备、新方法、新算法、新流程。试验中气浮台是模拟轨道器和上升器运动学与动力学的模拟器，第三方对气浮台控制系统的高精度定位定姿，是完成气浮台控制试验和试验性能指标考核不可或缺的技术方法，包括定姿精度、定位精度、姿态控制精度等。
实验室现有方法一般为摄影测量和扫描式激光定位设备。摄影测量计算量大，对弱光环境和动态运动给测量精度带来较大干扰。扫描式激光定位设备对静态定姿精度较高，但测量目标位动态时，其信号稳定程度，经常有信号丢失的现象。
发明内容
本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种验场高精度实时定姿、定位方法，该方法实时获得气浮台在真北坐标系下的位置坐标和姿态角信息，对月球轨道交会对接试验中气浮台的位姿外测和试验指标的验证起到关键作用。
本发明解决技术的方案是：一种试验场气浮台实时定姿、定位系统，该系统包括激光跟踪仪、T-probe、转动平台、激光跟踪仪配套的测试软件模块、控制计算机；
转动平台安装在气浮台上，且转动平台的转轴与气浮台的姿态平台转轴重合，T-probe固定安装在转动平台上，初始安装后，T-probe滚动和俯仰的零位与气浮台的姿态平台所在平面平行，通过控制转动平台运动，能够使T-probe一直面对激光跟踪仪；激光跟踪仪用于测量T-probe的位置和姿态，将测量结果发送给控制计算机；转动平台实时测得自身转轴转角θz，发送给控制计算机；
控制计算机，根据气浮台本体坐标系下T-probe与单轴转动平台转轴的距离r0和转动平台转轴的转角θz将T-probe在真北坐标系下的位置(xc,yc,zc)转换为气浮台在真北坐标系下的位置；根据零位姿态转换矩阵Tc→0、转动平台零位时T-probe真北坐标系下的姿态与气浮台在真北坐标系下的测量姿态之间的转换矩阵T0→d，将T-probe在真北坐标系下的姿态Ac1转换为气浮台在真北坐标系下的姿态，所述零位姿态转换用于表示T-probe在真北坐标系下的姿态Ac2与转动平台零位时T-probe在真北坐标系下的姿态Ac2之间转换关系。
优选地，所述T-probe的滚动、俯仰、偏航可视角度均为[-22.5°～22.5°]。
本发明还提供了一种试验场气浮台实时定姿、定位方法，该方法包括如下步骤：
S1、搭建试验场实时定姿、定位系统；
S2、在激光跟踪仪配套的测试软件模块中建立真北坐标系；
S3、激光跟踪仪配套的测试软件模块中建立气浮台本体坐标系，标定气浮台本体坐标系下T-probe与单轴转动平台转轴的距离r0；
S4、定义零位姿态转换矩阵θz为单轴转动平台的旋转角度；
S5、采用激光跟踪仪，测量T-probe在真北坐标系下的位置(xc,yc,zc)和姿态Ac1，用Ac2＝Tc→0Ac1得到转动平台零位时T-probe在真北坐标系下的姿态Ac2；
S6、标定转动平台零位时T-probe在真北坐标系下的姿态与气浮台在真北坐标系下的姿态之间的转换矩阵T0→d；
S7、根据气浮台本体坐标系下T-probe与单轴转动平台转轴的距离r0，将T-probe在真北坐标系下的位置(xc,yc,zc)转换为气浮台在真北坐标系下的位置；
S8、根据转动平台零位时T-probe真北坐标系下的姿态与气浮台在真北坐标系下的测量姿态之间的转换矩阵T0→d，将T-probe在真北坐标系下的姿态Ac1转换为气浮台在真北坐标系下的姿态。
优选地，所述步骤S7中，气浮台在真北坐标系下的位置(xc1,yc1,zc1)为：
优选地，所述步骤S8、气浮台在真北坐标系下的姿态A1为：
A1＝T0→dAc2；
优选地，所述步骤S2中在激光跟踪仪配套的测试软件模块中建立真北坐标系的具体步骤为：
S2.1、在试验场固定位置固定不少于3个基准点；基准点不共线、不共面；
S2.2、用经纬仪测量建立真北坐标系，并测量步骤S1.1中基准点在真北坐标系下的坐标；具体为：
S2.2.1、用经纬仪建立北东地坐标系，将经纬仪对准实验室中的指北基准镜，北东地坐标系的原点建立在指北基准镜上，x轴方向为指北基准镜的光轴方向，z轴方向为水平面的垂直轴，水平面根据经纬仪的内置水平仪确定，y轴由x轴和z轴根据右手定则确定；
S2.2.2、建立真北坐标系，真北坐标系的原点建在指北基准镜上的任意一点；真北坐标系的+x，+y和+z轴与北东地坐标系的+x，+y和+z轴重合；
S2.3、采用激光跟踪仪测量步骤S1.1中基准点在激光跟踪仪本体坐标系下的坐标，并根据基准点在激光跟踪仪本体坐标系下的坐标和在真北坐标系下的坐标的关系，在激光跟踪仪配套的测试软件模块中建立真北坐标系。
优选地，所述步骤S3中在激光跟踪仪配套的测试软件模块中建立气浮台本体坐标系的具体步骤为：
S3.1、用激光跟踪仪测出气浮台上平台上四个特征点在激光跟踪仪本体坐标系下的坐标Xqftbt；
S3.2、在激光跟踪仪中配套的测试软件模块中，选择仪器转化最佳拟合功能，根据四个特征点在激光跟踪仪本体坐标系下的坐标和在气浮台本体坐标系下的坐标的关系，在激光跟踪仪配套的测试软件模块中建立气浮台本体坐标系。
优选地，所述标定转动平台零位时T-probe在真北坐标系下的姿态与气浮台在真北坐标系下的姿态之间的转换矩阵T0→d的具体步骤如下：
S5-1、获取转动平台零位时T-probe在真北坐标系下的姿态Ac2；
Ac2＝(txc0,tyc0,tzc0)T＝Tc-＞0·(txc,tyc,tzc)T
S5.2、引入新的测量方式，测量得到转动平台零位时气浮台在真北坐标系下的姿态(tx2,ty2,tz2)T；
S5.3、利用T-probe在真北坐标系下的姿态(txc0,tyc0,tzc0)T和气浮台在真北坐标系下的姿态(tx2,ty2,tz2)T，求解如下三元非线性方程组计算出转动平台零位时T-probe在真北坐标系下的姿态与气浮台在真北坐标系下的姿态之间的转换矩阵T0→d：
(tx2,ty2,tz2)T＝T0→d(tx0,ty0,tz0)T。
本发明与现有技术相比的有益效果是：
(1)、本发明考虑到气浮台的偏航方向转动范围较大，设计了一台可单轴转动设备作为T-probe基座，气浮台偏航转动的时候，基座反向转动，使得T-probe能一直面对激光跟踪仪；
(2)、本发明提供的一种试验场高精度实时定姿、定位方法可以实时高精度的获得气浮台的姿态、位置信息，该方法定位精度优于0.5mm，定姿精度优于0.1°，测量频率高于100Hz，能够有效的对气浮台控制指标进行外测。
附图说明
图1为本发明实施例试验场气浮台实时定姿、定位方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的描述：
本发明提供了一种试验场气浮台实时定姿、定位系统，该系统包括激光跟踪仪、T-probe、转动平台、激光跟踪仪配套的测试软件模块、控制计算机；
转动平台安装在气浮台上，且转动平台的转轴与气浮台的姿态平台转轴重合，T-probe固定安装在转动平台上，初始安装后，T-probe滚动和俯仰的零位与气浮台的姿态平台所在平面平行，通过控制转动平台运动，能够使T-probe一直面对激光跟踪仪；激光跟踪仪用于测量T-probe的位置和姿态，将测量结果发送给控制计算机；转动平台实时测得滋生转轴转角θz，发送给控制计算机；
控制计算机，根据气浮台本体坐标系下T-probe与单轴转动平台转轴的距离r0和转动平台转轴的转角θz将T-probe在真北坐标系下的位置(xc,yc,zc)转换为气浮台在真北坐标系下的位置；根据用于表示T-probe在真北坐标系下的姿态Ac2与转动平台零位时T-probe在真北坐标系下的姿态Ac2之间转换关系的零位姿态转换矩阵Tc→0、转动平台零位时T-probe真北坐标系下的姿态与气浮台在真北坐标系下的测量姿态之间的转换矩阵T0→d，将T-probe在真北坐标系下的姿态Ac1转换为气浮台在真北坐标系下的姿态。
优选地，所述T-probe的滚动、俯仰、偏航可视角度均为[-22.5°～22.5°]。
如图1所示，基于上述系统，本发明提供了一种试验场气浮台实时定姿、定位方法，该方法包括如下步骤：
S1、搭建权利要求1所述的试验场实时定姿、定位系统；
S2、在激光跟踪仪配套的测试软件模块中建立真北坐标系；
在激光跟踪仪配套的测试软件模块中建立真北坐标系的具体步骤为：
S2.1、在试验场固定位置固定不少于3个基准点；基准点不共线、不共面；
S2.2、用经纬仪测量建立真北坐标系，并测量步骤S1.1中基准点在真北坐标系下的坐标；具体为：
S2.2.1、用经纬仪建立北东地坐标系，将经纬仪对准实验室中的指北基准镜，北东地坐标系的原点建立在指北基准镜上，x轴方向为光轴方向，z轴方向为水平面的垂直轴，水平面根据经纬仪的内置水平仪确定，y轴由x轴和z轴根据右手定则确定；
S2.2.2、建立真北坐标系，真北坐标系的原点建在指北基准镜上的任意一点；真北坐标系的+x，+y和+z轴与北东地坐标系的+x，+y和+z轴重合；
S2.3、采用激光跟踪仪测量步骤S1.1中基准点在激光跟踪仪本体坐标系下的坐标，并根据基准点在激光跟踪仪本体坐标系下的坐标和在真北坐标系下的坐标的关系，在激光跟踪仪配套的测试软件模块中建立真北坐标系。
S3、激光跟踪仪配套的测试软件模块中建立气浮台本体坐标系，标定气浮台本体坐标系下T-probe与单轴转动平台转轴的距离r0；
在激光跟踪仪配套的测试软件模块中建立气浮台本体坐标系的具体步骤为：
S3.1、用激光跟踪仪测出气浮台上平台上四个特征点在激光跟踪仪本体坐标系下的坐标Xqftbt；
S3.2、在激光跟踪仪中配套的测试软件模块中，选择仪器转化最佳拟合功能，根据四个特征点在激光跟踪仪本体坐标系下的坐标和在气浮台本体坐标系下的坐标的关系，在激光跟踪仪配套的测试软件模块中建立气浮台本体坐标系。
S4、定义零位姿态转换矩阵θz为单轴转动平台的旋转角度；
S5、采用激光跟踪仪，测量T-probe在真北坐标系下的位置(xc,yc,zc)和姿态Ac1，用Ac2＝Tc→0Ac1得到转动平台零位时T-probe在真北坐标系下的姿态Ac2；
所述标定转动平台零位时T-probe在真北坐标系下的姿态与气浮台在真北坐标系下的姿态之间的转换矩阵T0→d的具体步骤如下：
S5-1、获取转动平台零位时T-probe在真北坐标系下的姿态Ac2；
Ac2＝(txc0,tyc0,tzc0)T＝Tc-＞0·(txc,tyc,tzc)T
S5.2、引入新的测量方式，测量得到转动平台零位时气浮台在真北坐标系下的姿态(tx2,ty2,tz2)T：
S5.3、利用T-probe在真北坐标系下的姿态(txc0,tyc0,tzc0)T和气浮台在真北坐标系下的姿态(tx2,ty2,tz2)T，求解如下三元非线性方程组计算出转动平台零位时T-probe在真北坐标系下的姿态与气浮台在真北坐标系下的姿态之间的转换矩阵T0→d：
(tx2,ty2,tz2)T＝T0→d(tx0,ty0,tz0)T。
S6、标定转动平台零位时T-probe在真北坐标系下的姿态与气浮台在真北坐标系下的姿态之间的转换矩阵T0→d；
S7、根据气浮台本体坐标系下T-probe与单轴转动平台转轴的距离r0，将T-probe在真北坐标系下的位置(xc,yc,zc)转换为气浮台在真北坐标系下的位置；
气浮台在真北坐标系下的位置(xc1,yc1,zc1)为：
S8、根据转动平台零位时T-probe真北坐标系下的姿态与气浮台在真北坐标系下的测量姿态之间的转换矩阵T0→d，将T-probe在真北坐标系下的姿态Ac1转换为气浮台在真北坐标系下的姿态。
气浮台在真北坐标系下的姿态A1为：
A1＝T0→dAc2
实施例：
本发明某一具体实施例建立的一种试验场气浮台实时定姿、定位系统包括激光跟踪仪(型号：AT901-LR)、T-probe、转动平台、激光跟踪仪配套的测试软件模块(SA)、控制计算机等组成。
激光跟踪仪系统的基本工作原理是在目标上安装一个反射器，跟踪头发射出的激光射到反射器上，又返回到激光头，当目标移动时，激光头调整光束方向对准目标。同时返回光束被激光跟踪仪系统自身接收，用于计算目标的空间位置。使用靶球激光跟踪仪可以测量目标点的三维坐标。靶球和靶座更换位置时，激光跟踪仪可以自动识别目标。
本实施例中，T-probe在中心反射镜的周围布置了10个红外发光二极管，通过激光跟踪仪捕捉后，控制计算机根据激光跟踪仪的测量结果，可以计算出T-probe中心位置的六自由度坐标。
本实施例中，T-probe的三轴测量范围为[-22.5°～22.5°]，滚动和俯仰两轴气浮台的转角范围一般是稳态控制，正常状态不会超过22.5°的范围，能够满足试验。而方位角则可能超限。当气浮台大角度姿态机动时，可能将导致外测丢失。为解决这个问题，将单轴转动平台安装到气浮台上，然后将T-probe固定在转动平台上，通过控制转动平台运动，使得T-probe一直面对激光跟踪仪，保证信号测量的有效性。
激光跟踪仪测量值在SA中，可通过UDP对控制计算机和气浮台上工控机进行实时转发，用于闭环试验。试验过程中，IMU随移动模拟平台的运动输出测量结果，模拟GNC计算机在不同模式下控制喷气、动量轮，对气浮台姿态和位置进行控制。仿真结果和高精度运动测量设备直接测量的结果进行比较，可评定各项指标。
本实施中，试验场气浮台实时定姿、定位方法主要步骤如下：
(1)建立测试系统
以气浮台姿态平台转动中心作为原点，将转动平台固定在气浮台原点上，本方法假设此处安装无误差(比实际减少一步标定过程和计算原点位置步骤)，设置转动平台的供电和通讯控制接口，使得转动平台可以实时测得转轴转角θz。
将T-probe固定到转动平台上，其安装位置不被他设备遮挡与激光跟踪仪之间的光路，T-probe滚动和俯仰的零位尽量与气浮台平面平行。
通过几何构型建立气浮台本体坐标系，在气浮台姿态平台的上平台上四个特征点上贴上激光跟踪仪靶座；四个特征点在几何构型的气浮台本体坐标系下位置已知，为Xqft。
(2)在激光跟踪仪配套的测试软件模块中建立真北坐标系
2.1、在测量空间固定位置固定不少于3个基准点，基准点不共线、不共面。多基准点有助于提高坐标系拟合和转化的准确度；本实施例中，将靶座固定在场地上，作为标定的基准点，本实施例中，基准点为7个。
2.2、用经纬仪测量建立真北坐标系，具体步骤如下：
S2.2.1、用经纬仪建立北东地坐标系，北东地坐标系的原点建立在指北基准镜上，x轴方向为光轴方向，z轴方向为水平面的垂直轴，水平面根据经纬仪的内置水平仪确定，；
S2.2.1、用经纬仪建立北东地坐标系，将经纬仪对准实验室中的指北基准镜，北东地坐标系的原点建立在指北基准镜上上，x轴方向为指北基准镜的光轴方向，z轴建立在水平面的垂直轴上，水平面根据经纬仪的内置水平仪，。y轴由x轴和z轴右手定则确定。
S2.2.2、建立真北坐标系，真北坐标系的原点建在指北基准镜上的任意一点；真北坐标系的+x，+y和+z轴与北东地坐标系的+x，+y和+z轴重合。
经纬仪建立真北坐标系后，用经纬仪测量基准点位置，可以直接给出各个基准点在真北坐标系下的三维坐标值，称为Xzb。
S2.3、采用激光跟踪仪测量步骤S1.1中基准点在激光跟踪仪本体坐标系下的坐标，并根据基准点在激光跟踪仪本体坐标系下的坐标和在真北坐标系下的坐标的关系，在激光跟踪仪配套的测试软件模块中建立真北坐标系。
将激光跟踪仪固定好后，启动激光跟踪仪，打开SA软件。SA系统将以自身为中心，z轴朝上，建立一个激光跟踪仪本体坐标系，其x轴方向默认指向为零位时光轴方向，y与x和z成右手定则。
在SA软件中添加经纬仪测出的基准点的北东地坐标Xzb；
用靶球测量基准点在跟踪仪本体坐标系中的测量值Xbt；
在SA中，选择仪器转化最佳拟合功能，通过基准点的位置拟合Xbt与Xzb之间关系，后可自动转换建立真北坐标系；
(3)、激光跟踪仪配套的测试软件模块中建立气浮台本体坐标系，标定气浮台本体坐标系下T-probe与单轴转动平台转轴的距离r0；
在激光跟踪仪配套的测试软件模块中建立气浮台本体坐标系的具体步骤为：
S3.1、在激光跟踪仪本体坐标系中，用激光跟踪仪测出测出气浮台上平台上四个特征点在激光跟踪仪本体坐标系下的坐标Xqftbt；
S3.2、在SA中，选择仪器转化最佳拟合功能，通过基准点的位置拟合四个特征点在激光跟踪仪本体坐标系下的坐标Xqftbt与其在气浮台本体坐标系下的坐标Xqft，从而在激光跟踪仪配套的测试软件模块中建立气浮台本体坐标系。即：在激光跟踪仪中建立气浮台本体坐标系。S3.3、在SA中保存该工程。
标定气浮台本体坐标系下T-probe与单轴转动平台转轴的距离r0的具体步骤为：
首先标定转动平台基座在气浮台本体坐标系中T-probe的位置，并将转动平台基座旋转一周，记录多个测量点。将测量点拟合成一个圆周，圆周中心为转动平台转轴所在本体坐标系中的位置(x0,y0,z0)，圆周半径为气浮台本体坐标系下T-probe与单轴转动平台转轴的距离r0。
本实施例还可以计算出转动平台自转轴在本体坐标系中的单位向量：在气浮台本体坐标系中重新测量出T-probe的位置，并将转动平台旋转一周，记录多个测量点。将测量点拟合成一个圆周，该圆周过圆中心的向上法向单位向量即为转轴向量。
S4、定义零位姿态转换矩阵θz为单轴转动平台的旋转角度；
S5、采用激光跟踪仪，测量T-probe在真北坐标系下的位置(xc,yc,zc)和姿态Ac1，用Ac2＝Tc→0Ac1得到转动平台零位时T-probe在真北坐标系下的姿态Ac2；
本实施例中，在SA中选择监控更新模式，将频率调整到需要的输出频率(10Hz)；在UDP传输功能选项下，选择6D坐标，带时间增量，输入控制计算机的IP和端口，通过UDP将实时数据(T-probe位置(xc,yc,zc)与姿态(txc,tyc,tzc))发送到控制计算机或者工控机上；
在控制计算机或者工控机上，可以通过UDP网络协议下接收数据，获得T-probe位置(xc,yc,zc)与姿态(txc,tyc,tzc)。
本实施中，T-probe位置和姿态测量过程中可以同时记录转动平台角度θz。，从而获得零位姿态转换矩阵：
转动平台零位时T-probe在真北坐标系下的姿态Ac2；
Ac2＝(txc0,tyc0,tzc0)T＝Tc-＞0·(txc,tyc,tzc)T
S6、标定转动平台零位时T-probe在真北坐标系下的姿态与气浮台在真北坐标系下的姿态之间的转换矩阵T0→d；
本实施例中，
S5-1、获取转动平台零位时T-probe在真北坐标系下的姿态Ac2；
Ac2＝(txc0,tyc0,tzc0)T＝Tc-＞0·(txc,tyc,tzc)T
S5.2、引入新的测量方式，测量得到转动平台零位时气浮台在真北坐标系下的姿态(tx2,ty2,tz2)T：
S5.3、利用T-probe在真北坐标系下的姿态(txc0,tyc0,tzc0)T和气浮台在真北坐标系下的姿态(tx2,ty2,tz2)T，求解如下三元非线性方程组计算出转动平台零位时T-probe在真北坐标系下的姿态与气浮台在真北坐标系下的姿态之间的转换矩阵T0→d：
(tx2,ty2,tz2)T＝T0→d(tx0,ty0,tz0)T
求解如下三元非线性方程组：
(tx2,ty2,tz2)T＝T0→d(tx0,ty0,tz0)T
可以得到滚动欧拉角θp1、俯仰欧拉角θp2和偏航欧拉角θp3。
S7、根据气浮台本体坐标系下T-probe与单轴转动平台转轴的距离r0，将T-probe在真北坐标系下的位置(xc,yc,zc)转换为气浮台在真北坐标系下的位置；
气浮台在真北坐标系下的位置(xc1,yc1,zc1)为：
S8、根据转动平台零位时T-probe真北坐标系下的姿态与气浮台在真北坐标系下的测量姿态之间的转换矩阵T0→d，将T-probe在真北坐标系下的姿态Ac1转换为气浮台在真北坐标系下的姿态。
气浮台在真北坐标系下的姿态A1为：
A1＝T0→dAc2
本发明提供的一种试验场高精度实时定姿、定位方法可以实时高精度的获得气浮台的姿态、位置信息，该方法定位精度优于0.5mm，定姿精度优于0.1°，测量频率高于100Hz，能够有效的对航天器控制系统控制性能进行评价。
本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (8)
1.一种试验场气浮台实时定姿、定位系统，其特征在于包括激光跟踪仪、T-probe、转动平台、激光跟踪仪配套的测试软件模块、控制计算机；
转动平台安装在气浮台上，且转动平台的转轴与气浮台的姿态平台转轴重合，T-probe固定安装在转动平台上，初始安装后，T-probe滚动和俯仰的零位与气浮台的姿态平台所在平面平行，通过控制转动平台运动，能够使T-probe一直面对激光跟踪仪；激光跟踪仪用于测量T-probe的位置和姿态，将测量结果发送给控制计算机；转动平台实时测得自身转轴转角θz，发送给控制计算机；
控制计算机，根据气浮台本体坐标系下T-probe与单轴转动平台转轴的距离r0和转动平台转轴的转角θz将T-probe在真北坐标系下的位置(xc,yc,zc)转换为气浮台在真北坐标系下的位置；根据零位姿态转换矩阵Tc→0、转动平台零位时T-probe真北坐标系下的姿态与气浮台在真北坐标系下的测量姿态之间的转换矩阵T0→d，将T-probe在真北坐标系下的姿态Ac1转换为气浮台在真北坐标系下的姿态，所述零位姿态转换矩阵用于表示T-probe在真北坐标系下的姿态Ac1与转动平台零位时T-probe在真北坐标系下的姿态Ac2之间转换关系。
2.根据权利要求1所述的一种试验场气浮台实时定姿、定位系统，其特征在于所述T-probe的滚动、俯仰、偏航可视角度均为[-22.5°～22.5°]。
3.基于权利要求1所述系统的一种试验场气浮台实时定姿、定位方法，其特征在于包括如下步骤：
S1、搭建权利要求1所述的试验场气浮台实时定姿、定位系统；
S2、在激光跟踪仪配套的测试软件模块中建立真北坐标系；
S3、激光跟踪仪配套的测试软件模块中建立气浮台本体坐标系，标定气浮台本体坐标系下T-probe与单轴转动平台转轴的距离r0；
S4、定义零位姿态转换矩阵θz为单轴转动平台的旋转角度；
S5、采用激光跟踪仪，测量T-probe在真北坐标系下的位置(xc,yc,zc)和姿态Ac1，用Ac2＝Tc→0Ac1得到转动平台零位时T-probe在真北坐标系下的姿态Ac2；
S6、标定转动平台零位时T-probe在真北坐标系下的姿态与气浮台在真北坐标系下的姿态之间的转换矩阵T0→d；
S7、根据气浮台本体坐标系下T-probe与单轴转动平台转轴的距离r0，将T-probe在真北坐标系下的位置(xc,yc,zc)转换为气浮台在真北坐标系下的位置；
S8、根据转动平台零位时T-probe真北坐标系下的姿态与气浮台在真北坐标系下的测量姿态之间的转换矩阵T0→d，将T-probe在真北坐标系下的姿态Ac1转换为气浮台在真北坐标系下的姿态。
4.基于权利要求3所述的一种试验场气浮台实时定姿、定位方法，其特征在于所述步骤S7中，气浮台在真北坐标系下的位置(xc1,yc1,zc1)为：
5.根据权利要求3所述的一种试验场气浮台实时定姿、定位方法，其特征在于所述S8、气浮台在真北坐标系下的姿态A1为：
A1＝T0→dAc2；
6.根据权利要求3所述的一种试验场气浮台实时定姿、定位方法，其特征在所述步骤S2中在激光跟踪仪配套的测试软件模块中建立真北坐标系的具体步骤为：
S2.1、在试验场固定位置固定不少于3个基准点；基准点不共线、不共面；
S2.2、用经纬仪测量建立真北坐标系，并测量基准点在真北坐标系下的坐标；具体为：
S2.2.1、用经纬仪建立北东地坐标系，将经纬仪对准实验室中的指北基准镜，北东地坐标系的原点建立在指北基准镜上，x轴方向为指北基准镜的光轴方向，z轴方向为水平面的垂直轴，水平面根据经纬仪的内置水平仪确定，y轴由x轴和z轴根据右手定则确定；
S2.2.2、建立真北坐标系，真北坐标系的原点建在指北基准镜上的任意一点；真北坐标系的+x，+y和+z轴与北东地坐标系的+x，+y和+z轴重合；
S2.3、采用激光跟踪仪测量步骤S1.1中基准点在激光跟踪仪本体坐标系下的坐标，并根据基准点在激光跟踪仪本体坐标系下的坐标和在真北坐标系下的坐标的关系，在激光跟踪仪配套的测试软件模块中建立真北坐标系。
7.根据权利要求3所述的一种试验场气浮台实时定姿、定位方法，其特征在所述步骤S3中在激光跟踪仪配套的测试软件模块中建立气浮台本体坐标系的具体步骤为：
S3.1、用激光跟踪仪测出气浮台上平台上四个特征点在激光跟踪仪本体坐标系下的坐标Xqftbt；
S3.2、在激光跟踪仪中配套的测试软件模块中，选择仪器转化最佳拟合功能，根据四个特征点在激光跟踪仪本体坐标系下的坐标和在气浮台本体坐标系下的坐标的关系，在激光跟踪仪配套的测试软件模块中建立气浮台本体坐标系。
8.根据权利要求3所述的一种试验场气浮台实时定姿、定位方法，其特征在于所述标定转动平台零位时T-probe在真北坐标系下的姿态与气浮台在真北坐标系下的姿态之间的转换矩阵T0→d的具体步骤如下：
S6.1、获取转动平台零位时T-probe在真北坐标系下的姿态Ac2；
Ac2＝(txc0,tyc0,tzc0)T＝Tc-＞0·(xc,yc,zc)T
S6.2、引入新的测量方式，测量得到转动平台零位时气浮台在真北坐标系下的姿态(tx2,ty2,tz2)T：
S6.3、利用转动平台零位时T-probe在真北坐标系下的姿态(txc0,tyc0,tzc0)T和气浮台在真北坐标系下的姿态(tx2,ty2,tz2)T，求解如下三元非线性方程组计算出转动平台零位时T-probe在真北坐标系下的姿态与气浮台在真北坐标系下的姿态之间的转换矩阵T0→d：
(tx2,ty2,tz2)T＝T0→d(tx0,ty0,tz0)T。
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