CN116007654A - 一种定位系统误差测试方法 - Google Patents

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CN116007654A CN202211253668.8A CN202211253668A CN116007654A CN 116007654 A CN116007654 A CN 116007654A CN 202211253668 A CN202211253668 A CN 202211253668A CN 116007654 A CN116007654 A CN 116007654A
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施柳宇
桑林
朱小强
张萱
李旭玲
董晨
任禹丞
阮文骏
肖宇华
任家磊
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State Grid Jiangsu Electric Power Co Ltd
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State Grid Jiangsu Electric Power Co Ltd
State Grid Electric Power Research Institute
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Abstract

本发明公开一种定位系统误差测试方法，属于定位技术领域。方法包括确定被测系统及定位参考系统的坐标系，以及载体上测试目标点与被测目标点的位置；控制载体直线运动，通过其轨迹上测试目标点和被测目标点的多个坐标点，计算两坐标系之间的偏转角度；控制载体旋转并直线运动，通过获取旋转前每次旋转后直线运动轨迹上测试目标点和被测目标点的多个坐标点，以及载体纵轴线与被测系统坐标轴之间的夹角，基于预设的定位误差与两目标点距离之间的关系式计算被测系统在各测量点的误差。本发明测试过程对测试目标点与被测目标点的要求低，且可简化坐标系转换计算，提高定位精度测试结果的精度。

Description

一种定位系统误差测试方法
技术领域
本发明涉及定位技术领域，特别是一种定位系统误差测试方法。
背景技术
随着定位技术的研究与发展，其在人们的日常生活中也得到了越来越广泛的应用。定位精度作为定位系统性能的核心指标，对于定位方法和系统的选择决策具有至关重要的作用。在实际工程应用中，常常需要对一个系统的定位精度进行测试评估，目前大多数的定位精度测试评估系统存在着一系列的问题导致系统操作复杂，测量精度较差。主要包括：1.测试系统和被测系统坐标系不统一，即测试系统坐标系与被测系统的坐标系两者原点不重合，坐标系不平行，采用的坐标系变换较为复杂；2.测试系统观测的目标点与被测系统观测的目标点放置时要求重合，但在实际操作过程中，被测目标点与测试目标点重合这一要求较为困难，两者难以达到完全重合；3.被测系统的定位有误差，这种误差与目标点的偏移度、坐标系的偏移耦合在一起，难以分辨是坐标系偏移导致的误差、目标点不重合导致的误差还是定位精度差导致的误差。
发明内容
本发明的目的是提供一种定位系统误差测试方法，测试过程对测试目标点与被测目标点的要求低，且可简化坐标系转换计算，提高定位精度测试结果的精度。
为达到以上目的，本发明采用的技术方案如下。
第一方面，本发明提供一种定位系统误差测试方法，包括：
S1，将被测定位系统以及定位参考系统的定位装置设置于同一载体上；确定载体上对应被测定位系统的被测目标点B，和对应定位参考系统的测试目标点A；以及，确定被测定位系统的被测系统坐标系和定位参考系统的测试系统坐标系；
S2，控制所述载体沿直线运动，获取其直线运动轨迹中多个轨迹点处的：定位参考系统测得的所述测试系统目标点A的坐标点，被测定位系统测得的所述被测目标点B的坐标点，以及载体纵轴线与被测系统坐标系的坐标轴之间的夹角；
S3，根据S2所获取的被测系统目标点B的多个坐标点对点B进行轨迹拟合，根据S2所获取的测试目标点A的多个坐标点对点A进行轨迹拟合，根据轨迹拟合的结果，计算被测系统坐标系与测试系统坐标系之间的角度差；
S4，根据所述角度差，对被测系统坐标系和/或测试系统坐标系进行旋转变换，使得两者之间横坐标轴相互平行或重合，且纵坐标轴相互平行或重合；
S5，控制载体旋转至少2次，并在每次旋转后沿原直线运动方向运动，获取每次旋转后直线运动轨迹中多个轨迹点处的：定位参考系统测得的所述测试系统目标点A的坐标点，被测定位系统测得的所述被测目标点B的坐标点，以及载体纵轴线与被测系统坐标系的坐标轴之间的夹角；
S6，根据S2和S5获取的数据，基于预先定义的定位误差与AB点距离之间的关系式，计算得到被测定位系统在各测量点上的x方向误差和y方向误差。
以上技术方案中，定位参考系统可采用高精度的定位系统，以能够有效标定被测定位系统。步骤S4进行坐标系旋转变换，可以是被测系统坐标系旋转或者测试系统坐标系旋转，或者两者均旋转。坐标系旋转变换后，步骤S5测得的坐标点坐标信息即为相应点在新坐标系中的坐标。
可选的，所述被测定位系统的定位装置中心与载体中心重合，所述被测目标点B为载体中心点；
S5中，以被测目标点为中心控制载体旋转。被测定位系统的定位装置中心可通过自身传感器感知获取。此选点方式及载体旋转方式可简化后续的计算，但本发明不限于这种方式。
可选的，所述对测试目标点A进行轨迹拟合，以及对被测目标点B进行轨迹拟合，分别采用最小二乘法，得到轨迹斜率KA、KB；
所述计算被测系统坐标系与测试系统坐标系之间的角度差，公式为：
Figure BDA0003889018090000031
式中，
Figure BDA0003889018090000032
表示被测系统坐标系与测试系统坐标系之间的角度差。
可选的，S4中，所述根据所述角度差，对被测系统坐标系和/或测试系统坐标系进行旋转变换，为以坐标原点为中心，使被测系统坐标系和测试系统坐标系之间相对旋转
Figure BDA0003889018090000035
角度，实现两坐标系之间坐标轴的方向对齐，便于后续的计算。
可选的，所述定位误差与AB点距离之间的关系式为：
Figure BDA0003889018090000033
其中，在载体的同一轨迹点处，(XB，YB)和(XA，YA)分别为同一坐标系下对应同一直线轨迹点的B点坐标和A点坐标，P、Q分别为AB点距离在X方向、Y方向上的分量，δx、δy分别为被测系统的X方向误差和Y方向误差；且有：
Figure BDA0003889018090000034
式中，J为载体上AB点的距离，为未知量，μ为AB点连线与载体纵轴线的夹角为未知量，θ为载体中轴线与被测系统坐标系横轴的夹角。通过参照AB间距离来定义被测系统的误差，可实现后续通过定位结果求得AB间距离后的误差计算，误差计算逻辑较之现有技术得到简化。
可选的，S5中，控制载体旋转2次，分别获取每次旋转后A点的坐标A11,A21,...,An1和A12,A22,...,An2，以及每次旋转后B点的坐标B11,B21,...,Bn1和B12,B22,...,Bn2；
S6中，所述根据S2和S5获取的数据，基于预先定义的定位误差与AB点距离之间的关系式，计算得到被测定位系统在各测量点上的x方向误差和y方向误差，包括：
S61，根据S2和S5获取的数据，假定误差呈正态分布，求解以下方程组，得到Jx、μx和L的值：
Figure BDA0003889018090000041
其中，
Figure BDA0003889018090000042
式中，Jx为J在X方向上的参考值，μx为μ在X方向上的参考值，L为坐标系旋转变换后，两个坐标系原点之间的X方向距离；XBi 0、XAi 0和θi 0分别为S2获取的B点横坐标、A点横坐标和载体纵轴线与被测系统坐标系横轴之间的夹角，n表示所述轨迹点的数量；XBi 1和XBi 2分为第一次旋转和第二次旋转后测得的第i个轨迹点上的B点横坐标；XAi 1和XAi 2分别为第一次旋转和第二次旋转后测得的第i个轨迹点上的A点横坐标，XAi 0′、XAi 1′和XAi 2′为对XAi 0、XAi 1和XAi 2进行X方向平移L后的结果；
S62，根据S2和S5获取的数据，假定误差呈正态分布，求解以下方程组，得到Jy、μy和K：
Figure BDA0003889018090000043
其中，
Figure BDA0003889018090000044
式中，Jy为J在Y方向上的参考值，μy为μ在Y方向的参考值，K为坐标系旋转变换后，两个坐标系原点之间的Y方向距离；YBi 0、YAi 0分别为S2获取的B点纵坐标和A点纵坐标；YBi 1和YBi 2分为第一次旋转和第二次旋转后测得的第i个轨迹点上的B点横坐标；YAi 1和YAi 2分别为第一次旋转和第二次旋转后测得的第i个轨迹点上的A点纵坐标，YAi 0′、YAi 1′和YAi 2′为对YAi 0、YAi 1和YAi 2进行X方向平移L后的结果；
S63，根据Jx和Jy计算J，根据μx和μy计算μ；
S64，考虑两坐标系之间的原点偏移量，对于任一轨迹点i，定位误差与AB点距离之间的关系式改写为：
Figure BDA0003889018090000051
将S63计算得到的J和μ的取值代入上式，得到被测系统在各测量点上的测量误差，其中，δxi为X方向误差，δyi为Y方向误差。
以上技术方案详细描述了根据定位系统定位结果计算两坐标系之间原点偏移量、AB点距离及相关夹角，并进一步根据定位误差与AB间距离之间的关系式计算各测量点误差的过程，可见，计算过程仅涉及对定位系统定位结果数据的计算处理，计算过程得到简化。
可选的，S63中，所述根据Jx和Jy计算J，根据μx和μy计算μ，公式为：
Figure BDA0003889018090000052
以上，根据X、Y方向的参考量通过求平均的方式确定最终的J、μ值，可进一步提升J、μ值的准确性。
第二方面，本发明提供一种定位系统误差测试方法，被测定位系统以及定位参考系统的定位装置设置于同一载体上；载体上设有对应被测定位系统的被测目标点B，和对应定位参考系统的测试目标点A；定位系统误差测试方法包括：
S01，控制所述载体沿直线运动，获取其直线运动轨迹中多个轨迹点处的：定位参考系统测得的所述测试系统目标点A的坐标点，被测定位系统测得的所述被测目标点B的坐标点，以及载体纵轴线与被测系统坐标系的坐标轴之间的夹角；
S02，根据S01所获取的被测系统目标点B的多个坐标点对点B进行轨迹拟合，根据S2所获取的测试目标点A的多个坐标点对点A进行轨迹拟合，根据轨迹拟合的结果，计算被测系统坐标系与测试系统坐标系之间的角度差；
S03，在被测系统坐标系和/或测试系统坐标系根据所述角度差进行旋转变换，使得两者之间横坐标轴相互平行或重合，且纵坐标轴相互平行或重合之后：控制载体旋转至少2次，并在每次旋转后沿原直线运动方向运动，获取每次旋转后直线运动轨迹中多个轨迹点处的：定位参考系统测得的所述测试系统目标点A的坐标点，被测定位系统测得的所述被测目标点B的坐标点，以及载体纵轴线与被测系统坐标系的坐标轴之间的夹角；
S04，根据S01和S03获取的数据，基于预先定义的定位误差与AB点距离之间的关系式，计算得到被测定位系统在各测量点上的x方向误差和y方向误差。
可选的，所述被测定位系统的定位装置中心与载体中心重合，所述被测目标点B为载体中心点；S03中，以被测目标点为中心控制载体旋转。
可选的，S02中，所述对测试目标点A进行轨迹拟合，以及对被测目标点B进行轨迹拟合，分别采用最小二乘法，得到轨迹斜率KA、KB；
所述计算被测系统坐标系与测试系统坐标系之间的角度差，公式为：
Figure BDA0003889018090000061
式中，
Figure BDA0003889018090000062
表示被测系统坐标系与测试系统坐标系之间的角度差。
可选的，S03中，所述被测系统坐标系和/或测试系统坐标系根据所述角度差进行旋转变换为，以坐标原点为中心，使被测系统坐标系和测试系统坐标系之间相对旋转
Figure BDA0003889018090000063
角度。
可选的，所述定位误差与AB点距离之间的关系式为：
Figure BDA0003889018090000071
其中，在载体的同一轨迹点处，(XB，YB)和(XA，YA)分别为同一坐标系下对应同一直线轨迹点的B点坐标和A点坐标，P、Q分别为AB点距离在X方向、Y方向上的分量，δx、δy分别为被测系统的X方向误差和Y方向误差；且有：
Figure BDA0003889018090000072
式中，J为载体上AB点的距离，为未知量，μ为AB点连线与载体纵轴线的夹角为未知量，θ为载体中轴线与被测系统坐标系横轴的夹角。
可选的，S03中，控制载体旋转2次，分别获取每次旋转后A点的坐标A11,A21,...,An1和A12,A22,...,An2，以及每次旋转后B点的坐标B11,B21,...,Bn1和B12,B22,...,Bn2；
S04中，所述根据S01和S03获取的数据，基于预先定义的定位误差与AB点距离之间的关系式，计算得到被测定位系统在各测量点上的x方向误差和y方向误差，包括：
S041，根据S01和S03获取的数据，假定误差呈正态分布，求解以下方程组，得到Jx、μx和L的值：
Figure BDA0003889018090000073
其中，
Figure BDA0003889018090000074
式中，Jx为J在X方向上的参考值，μx为μ在X方向上的参考值，L为坐标系旋转变换后，两个坐标系原点之间的X方向距离；XBi 0、XAi 0和θi 0分别为S2获取的B点横坐标、A点横坐标和载体纵轴线与被测系统坐标系横轴之间的夹角，n表示所述轨迹点的数量；XBi 1和XBi 2分为第一次旋转和第二次旋转后测得的第i个轨迹点上的B点横坐标；XAi 1和XAi 2分别为第一次旋转和第二次旋转后测得的第i个轨迹点上的A点横坐标，XAi 0′、XAi 1′和XAi 2′为对XAi 0、XAi 1和XAi 2进行X方向平移L后的结果；
S042，根据S01和S03获取的数据，假定误差呈正态分布，求解以下方程组，得到Jy、μy和K：
Figure BDA0003889018090000081
其中，
Figure BDA0003889018090000082
式中，Jy为J在Y方向上的参考值，μy为μ在Y方向的参考值，K为坐标系旋转变换后，两个坐标系原点之间的Y方向距离；YBi 0、YAi 0分别为S2获取的B点纵坐标和A点纵坐标；YBi 1和YBi 2分为第一次旋转和第二次旋转后测得的第i个轨迹点上的B点横坐标；YAi 1和YAi 2分别为第一次旋转和第二次旋转后测得的第i个轨迹点上的A点纵坐标，YAi 0′、YAi 1′和YAi 2′为对YAi 0、YAi 1和YAi 2进行X方向平移L后的结果；
S043，根据Jx和Jy计算J，根据μx和μy计算μ，公式为：
Figure BDA0003889018090000083
S044，考虑两坐标系之间的原点偏移量，对于任一轨迹点i，定位误差与AB点距离之间的关系式改写为：
Figure BDA0003889018090000091
将S043计算得到的J和μ的取值代入上式，得到被测系统在各测量点上的测量误差，其中，δxi为X方向误差，δyi为Y方向误差。
第三方面，本发明提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，实现如第二方面所述的定位系统误差测试方法。
有益效果
本发明的定位系统误差测试方法，测试过程操作简单、方便，不要求被测系统与测试标定系统坐标系统一、原点重合，也不要求测试目标点与被测目标点重合，无需复杂的坐标变换过程，计算过程仅涉及两定位系统测量结果的计算处理，通过研究被测系统坐标系与测试系统坐标系之间的偏转角度、原点偏移量，由载体旋转获得不同轨迹下的被测目标点和测试目标点定位结果，并根据这些定位结果，以及坐标系偏转角度、原点偏移量和测量误差与测试目标点与被测目标点距离之间的关系，最终获取被测系统在各测量点的X方向误差和Y方向误差，且测试精度较高，测试成本较之现有技术可显著降低。
附图说明
图1所示为本发明第一方面提供的定位系统误差测试方法的一种实施例流程示意图；
图2至图4所示为定位系统误差测试方法在一种实施例中的测试过程原理示意图，其中，图2为原坐标系下载体运动示意图；图3所示为坐标系旋转变换结果示意图；图4所示为在新的坐标系下载体旋转及运动示意图；
图中：01-载体，L1-载体纵轴线，L2直线运动方向。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例进一步描述。
实施例1
本实施例介绍一种定位系统误差测试方法，参考图1，其包括以下步骤。
S1，参考图2至图4所示，将被测定位系统以及定位参考系统的定位装置设置于同一载体上；确定载体上对应被测定位系统的被测目标点B，和对应定位参考系统的测试目标点A；以及，确定被测定位系统的被测系统坐标系XOY和定位参考系统的测试系统坐标系X’O’Y’。
本实施例中优选设置为：被测定位系统的定位装置中心与载体中心重合，被测目标点B为载体中心点，可简化整体误差计算逻辑，简化后续计算过程。被测定位系统的定位装置中心可通过自身传感器感知获取。
S2，如图2，控制载体沿直线L2运动，获取其直线运动轨迹中多个轨迹点处的：定位参考系统测得的所述测试系统目标点A的坐标点A10(XA1 0,YA1 0),A20(XA2 0,YA2 0),...,An0(XAn 0,YAn 0)，被测定位系统测得的所述被测目标点B的坐标点B10(XB1 0,YB1 0),B20(XB2 0,YB2 0),...,Bn0(XBn 0,YBn 0)，以及载体纵轴线L1与被测系统坐标系的坐标轴横轴之间的夹角θ10,θ20,...,θn0。此处所获取的坐标点为被测定位系统、定位参考系统的直接测量数据，夹角亦可通过现有技术采集获取。
本发明所指的控制载体沿直线运动，载体实际的全部运动轨迹可以为近似直线，但本发明仅取其中位于同一直线上的轨迹点进行相关的计算。
S3，根据S2所获取的被测系统目标点B的多个坐标点对点B进行轨迹拟合，根据S2所获取的测试目标点A的多个坐标点对点A进行轨迹拟合，根据轨迹拟合的结果，计算被测系统坐标系与测试系统坐标系之间的角度差。
具体的，所述对测试目标点A进行轨迹拟合，以及对被测目标点B进行轨迹拟合，分别可采用最小二乘法，得到轨迹斜率KA、KB；
所述计算被测系统坐标系与测试系统坐标系之间的角度差，公式为：
Figure BDA0003889018090000111
式中，
Figure BDA0003889018090000112
表示被测系统坐标系与测试系统坐标系之间的角度差。
S4，参考图2，根据角度差
Figure BDA0003889018090000113
对被测系统坐标系和/或测试系统坐标系进行旋转变换，使得两者之间横坐标轴相互平行或重合，且纵坐标轴相互平行或重合，坐标系相对旋转的结果如图3所示。旋转变换后，两坐标系的坐标原点偏移量在X方向为L，在Y方向为K。
坐标系旋转变换可以是被测系统坐标系旋转或者测试系统坐标系旋转，或者两者均旋转，即实现以角度差
Figure BDA0003889018090000114
为目标进行相对旋转。
S5，参考图4，控制载体旋转至少2次，并在每次旋转后沿原直线L2运动方向运动，获取每次旋转后直线运动轨迹中多个轨迹点处的：定位参考系统测得的所述测试系统目标点A的坐标点，被测定位系统测得的所述被测目标点B的坐标点，以及载体纵轴线与被测系统坐标系的坐标轴之间的夹角。
考虑后续方程组求解时未知量的个数，本实施例中可仅控制载体旋转2次如下。
S51，第一次旋转，控制载体以自身中心点为旋转中心旋转40°，沿旋转前的原运动方向做直线运动，在直线轨迹的多个轨迹点处采集被测目标点B在被测系统坐标系下的坐标B11(XB1 1,YB1 1),B21(XB2 1,YB2 1),...,Bn1(XBn 1,YBn 1)、测试目标点A在测试系统坐标系下的坐标A11(XA1 1,YA1 1),A21(XA2 1,YA2 1),...,An1(XAn 1,YAn 1)，以及载体纵轴线与被测系统坐标系横轴的夹角θ11,θ21,...,θn1。
S52，第二次旋转，控制载体以自身中心点为旋转中心旋转60°，沿旋转前的原运动方向做直线运动，在直线轨迹的多个轨迹点处采集被测目标点B在被测系统坐标系下的坐标B12(XB1 2,YB1 2),B21(XB2 2,YB2 2),...,Bn2(XBn 2,YBn 2)、测试目标点A在测试系统坐标系下的坐标A12(XA1 2,YA1 2),A22(XA2 2,YA2 2),...,An2(XAn 2,YAn 2)，以及载体纵轴线与被测系统坐标系横轴的夹角θ12,θ22,...,θn2。
S6，根据S2和S5获取的数据，基于预先定义的定位误差与AB点距离之间的关系式，计算得到被测定位系统在各测量点上的x方向误差和y方向误差。
本实施例中，假设P、Q分别为AB点距离在X方向、Y方向上的分量，δx、δy分别为被测系统的X方向误差和Y方向误差，则有定位误差与AB点距离之间的关系式为：
Figure BDA0003889018090000121
其中，在载体的同一轨迹点处，(XB，YB)和(XA，YA)分别为同一坐标系下对应同一直线轨迹点的B点坐标和A点坐标，P、Q分别为AB点距离在X方向、Y方向上的分量，δx、δy分别为被测系统的X方向误差和Y方向误差；
假设J为载体上AB点的距离，μ为AB点连线与载体纵轴线的夹角，θ为载体中轴线与被测系统坐标系横轴的夹角，则有：
Figure BDA0003889018090000122
本实施例中，参考图2至图4，根据两坐标系的坐标原点偏移量，可计算定位参考系统测得的坐标值平移变换至被测定位系统坐标系的结果，使得两测量值对应同一坐标系，并以此作为被测定位系统的误差标定参考值。
假设L为坐标系旋转变换后，两个坐标系原点之间的X方向距离，K为坐标系旋转变换后，两个坐标系原点之间的Y方向距离，则对于定位参考系统所测得的点A的任一坐标(XAi,YAi)，其平移变换到被测定位系统坐标系的结果(XAi′,YAi′)为：
Figure BDA0003889018090000123
则误差定义式对应为：
Figure BDA0003889018090000131
由上，本实施例根据S2和S5获取的数据，基于预先定义的定位误差与AB点距离之间的关系式，计算得到被测定位系统在各测量点上的x方向误差和y方向误差，包括：
S61，根据S2和S5获取的数据，假定误差呈正态分布，求解以下方程组，得到Jx、μx和L的值：
Figure BDA0003889018090000132
其中，
Figure BDA0003889018090000133
式中，Jx为J在X方向上的参考值，μx为μ在X方向上的参考值；XAi 0′、XAi 1′和XAi 2′为对XAi 0、XAi 1和XAi 2进行X方向平移L后的结果；
S62，根据S2和S5获取的数据，假定误差呈正态分布，求解以下方程组，得到Jy、μy和K：
Figure BDA0003889018090000134
其中，
Figure BDA0003889018090000135
式中，Jy为J在Y方向上的参考值，μy为μ在Y方向的参考值；YAi 0′、YAi 1′和YAi 2′为对YAi 0、YAi 1和YAi 2进行X方向平移L后的结果；
S63，为使得J和μ的计算结果更加准确，本实施例通过求平均方式根据Jx和Jy计算J，根据μx和μy计算μ，公式为：
Figure BDA0003889018090000141
S64，考虑两坐标系之间的原点偏移量，对于任一轨迹点i，定位误差与AB点距离之间的关系式为：
Figure BDA0003889018090000142
将S63计算得到的J和μ的取值代入上式，即可得到被测系统在各测量点上的测量误差，其中，δxi为X方向误差，δyi为Y方向误差。
对于被测系统的各测量点，在得到测量误差后，可根据误差对测量值进行修正，并可根据多次测量的误差结果对被测定位系统按照设定的指标计算规则进行定位精度的评估。
实施例2
与实施例1基于相同的发明构思，本实施例介绍一种定位系统误差测试方法，该方法可由计算机运行相应软件程序从而实现。
本实施例定位系统误差测试方法的实施基础为：被测定位系统以及定位参考系统的定位装置设置于同一载体上；载体上设有对应被测定位系统的被测目标点B，和对应定位参考系统的测试目标点A；可由计算机实现的定位系统误差测试方法包括：
S01，控制所述载体沿直线运动，获取其直线运动轨迹中多个轨迹点处的：定位参考系统测得的所述测试系统目标点A的坐标点，被测定位系统测得的所述被测目标点B的坐标点，以及载体纵轴线与被测系统坐标系的坐标轴之间的夹角；
S02，根据S01所获取的被测系统目标点B的多个坐标点对点B进行轨迹拟合，根据S2所获取的测试目标点A的多个坐标点对点A进行轨迹拟合，根据轨迹拟合的结果，计算被测系统坐标系与测试系统坐标系之间的角度差；
S03，在被测系统坐标系和/或测试系统坐标系根据所述角度差进行旋转变换，使得两者之间横坐标轴相互平行或重合，且纵坐标轴相互平行或重合之后：控制载体旋转至少2次，并在每次旋转后沿原直线运动方向运动，获取每次旋转后直线运动轨迹中多个轨迹点处的：定位参考系统测得的所述测试系统目标点A的坐标点，被测定位系统测得的所述被测目标点B的坐标点，以及载体纵轴线与被测系统坐标系的坐标轴之间的夹角；
S04，根据S01和S03获取的数据，基于预先定义的定位误差与AB点距离之间的关系式，计算得到被测定位系统在各测量点上的x方向误差和y方向误差。
以上各步骤的具体实现可参考实施例1的相应内容，不予赘述。
实施例3
本实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，实现如实施例2述的定位系统误差测试方法。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (12)

1.一种定位系统误差测试方法，其特征是，包括：
S1，将被测定位系统以及定位参考系统的定位装置设置于同一载体上；确定载体上对应被测定位系统的被测目标点B，和对应定位参考系统的测试目标点A；以及，确定被测定位系统的被测系统坐标系和定位参考系统的测试系统坐标系；
S2，控制所述载体沿直线运动，获取其直线运动轨迹中多个轨迹点处的：定位参考系统测得的所述测试系统目标点A的坐标点，被测定位系统测得的所述被测目标点B的坐标点，以及载体纵轴线与被测系统坐标系的坐标轴之间的夹角；
S3，根据S2所获取的被测系统目标点B的多个坐标点对点B进行轨迹拟合，根据S2所获取的测试目标点A的多个坐标点对点A进行轨迹拟合，根据轨迹拟合的结果，计算被测系统坐标系与测试系统坐标系之间的角度差；
S4，根据所述角度差，对被测系统坐标系和/或测试系统坐标系进行旋转变换，使得两者之间横坐标轴相互平行或重合，且纵坐标轴相互平行或重合；
S5，控制载体旋转至少2次，并在每次旋转后沿原直线运动方向运动，获取每次旋转后直线运动轨迹中多个轨迹点处的：定位参考系统测得的所述测试系统目标点A的坐标点，被测定位系统测得的所述被测目标点B的坐标点，以及载体纵轴线与被测系统坐标系的坐标轴之间的夹角；
S6，根据S2和S5获取的数据，基于预先定义的定位误差与AB点距离之间的关系式，计算得到被测定位系统在各测量点上的x方向误差和y方向误差。
2.根据权利要求1所述的定位系统误差测试方法，其特征是，所述被测定位系统的定位装置中心与载体中心重合，所述被测目标点B为载体中心点；
S5中，以被测目标点为中心控制载体旋转。
3.根据权利要求1所述的定位系统误差测试方法，其特征是，所述对测试目标点A进行轨迹拟合，以及对被测目标点B进行轨迹拟合，分别采用最小二乘法，得到轨迹斜率KA、KB；
所述计算被测系统坐标系与测试系统坐标系之间的角度差，公式为：
Figure FDA0003889018080000021
式中，
Figure FDA0003889018080000022
表示被测系统坐标系与测试系统坐标系之间的角度差。
4.根据权利要求3所述的定位系统误差测试方法，其特征是，S4中，所述根据所述角度差，对被测系统坐标系和/或测试系统坐标系进行旋转变换，为以坐标原点为中心，使被测系统坐标系和测试系统坐标系之间相对旋转
Figure FDA0003889018080000023
角度。
5.根据权利要求1所述的定位系统误差测试方法，其特征是，所述定位误差与AB点距离之间的关系式为：
Figure FDA0003889018080000024
其中，在载体的同一轨迹点处，(XB，YB)和(XA，YA)分别为同一坐标系下对应同一直线轨迹点的B点坐标和A点坐标，P、Q分别为AB点距离在X方向、Y方向上的分量，δx、δy分别为被测系统的X方向误差和Y方向误差；且有：
Figure FDA0003889018080000025
式中，J为载体上AB点的距离，为未知量，μ为AB点连线与载体纵轴线的夹角，为未知量，θ为载体中轴线与被测系统坐标系横轴的夹角。
6.根据权利要求5所述的定位系统误差测试方法，其特征是，S5中，控制载体旋转2次，分别获取每次旋转后A点的坐标A11,A21,...,An1和A12,A22,...,An2，以及每次旋转后B点的坐标B11,B21,...,Bn1和B12,B22,...,Bn2；
S6中，所述根据S2和S5获取的数据，基于预先定义的定位误差与AB点距离之间的关系式，计算得到被测定位系统在各测量点上的x方向误差和y方向误差，包括：
S61，根据S2和S5获取的数据，假定误差呈正态分布，求解以下方程组，得到Jx、μx和L的值：
Figure FDA0003889018080000031
其中，
Figure FDA0003889018080000032
式中，Jx为J在X方向上的参考值，μx为μ在X方向上的参考值，L为坐标系旋转变换后，两个坐标系原点之间的X方向距离；XBi 0、XAi 0和θi 0分别为S2获取的B点横坐标、A点横坐标和载体纵轴线与被测系统坐标系横轴之间的夹角，n表示所述轨迹点的数量；XBi 1和XBi 2分为第一次旋转和第二次旋转后测得的第i个轨迹点上的B点横坐标；XAi 1和XAi 2分别为第一次旋转和第二次旋转后测得的第i个轨迹点上的A点横坐标，XAi 0′、XAi 1′和XAi 2′为对XAi 0、XAi 1和XAi 2进行X方向平移L后的结果；
S62，根据S2和S5获取的数据，假定误差呈正态分布，求解以下方程组，得到Jy、μy和K：
Figure FDA0003889018080000033
其中，
Figure FDA0003889018080000034
式中，Jy为J在Y方向上的参考值，μy为μ在Y方向的参考值，K为坐标系旋转变换后，两个坐标系原点之间的Y方向距离；YBi 0、YAi 0分别为S2获取的B点纵坐标和A点纵坐标；YBi 1和YBi 2分为第一次旋转和第二次旋转后测得的第i个轨迹点上的B点横坐标；YAi 1和YAi 2分别为第一次旋转和第二次旋转后测得的第i个轨迹点上的A点纵坐标，YAi 0′、YAi 1′和YAi 2′为对YAi 0、YAi 1和YAi 2进行X方向平移L后的结果；
S63，根据Jx和Jy计算J，根据μx和μy计算μ；
S64，考虑两坐标系之间的原点偏移量，对于任一轨迹点i，定位误差与AB点距离之间的关系式改写为：
Figure FDA0003889018080000041
将S63计算得到的J和μ的取值代入上式，得到被测系统在各测量点上的测量误差，其中，δxi为X方向误差，δyi为Y方向误差。
7.根据权利要求6所述的定位系统误差测试方法，其特征是，S63中，所述根据Jx和Jy计算J，根据μx和μy计算μ，公式为：
Figure FDA0003889018080000042
8.一种定位系统误差测试方法，被测定位系统以及定位参考系统的定位装置设置于同一载体上；载体上设有对应被测定位系统的被测目标点B，和对应定位参考系统的测试目标点A；其特征是，所述定位系统误差测试方法包括：
S01，控制所述载体沿直线运动，获取其直线运动轨迹中多个轨迹点处的：定位参考系统测得的所述测试系统目标点A的坐标点，被测定位系统测得的所述被测目标点B的坐标点，以及载体纵轴线与被测系统坐标系的坐标轴之间的夹角；
S02，根据S01所获取的被测系统目标点B的多个坐标点对点B进行轨迹拟合，根据S2所获取的测试目标点A的多个坐标点对点A进行轨迹拟合，根据轨迹拟合的结果，计算被测系统坐标系与测试系统坐标系之间的角度差；
S03，在被测系统坐标系和/或测试系统坐标系根据所述角度差进行旋转变换，使得两者之间横坐标轴相互平行或重合，且纵坐标轴相互平行或重合之后：控制载体旋转至少2次，并在每次旋转后沿原直线运动方向运动，获取每次旋转后直线运动轨迹中多个轨迹点处的：定位参考系统测得的所述测试系统目标点A的坐标点，被测定位系统测得的所述被测目标点B的坐标点，以及载体纵轴线与被测系统坐标系的坐标轴之间的夹角；
S04，根据S01和S03获取的数据，基于预先定义的定位误差与AB点距离之间的关系式，计算得到被测定位系统在各测量点上的x方向误差和y方向误差。
9.根据权利要求8所述的定位系统误差测试方法，其特征是，S02中，所述对测试目标点A进行轨迹拟合，以及对被测目标点B进行轨迹拟合，分别采用最小二乘法，得到轨迹斜率KA、KB；
所述计算被测系统坐标系与测试系统坐标系之间的角度差，公式为：
Figure FDA0003889018080000051
式中，
Figure FDA0003889018080000052
表示被测系统坐标系与测试系统坐标系之间的角度差；
S03中，所述被测系统坐标系和/或测试系统坐标系根据所述角度差进行旋转变换为，以坐标原点为中心，使被测系统坐标系和测试系统坐标系之间相对旋转
Figure FDA0003889018080000053
角度。
10.根据权利要求8所述的定位系统误差测试方法，其特征是，所述定位误差与AB点距离之间的关系式为：
Figure FDA0003889018080000054
其中，在载体的同一轨迹点处，(XB，YB)和(XA，YA)分别为同一坐标系下对应同一直线轨迹点的B点坐标和A点坐标，P、Q分别为AB点距离在X方向、Y方向上的分量，δx、δy分别为被测系统的X方向误差和Y方向误差；且有：
Figure FDA0003889018080000061
式中，J为载体上AB点的距离，为未知量，μ为AB点连线与载体纵轴线的夹角为未知量，θ为载体中轴线与被测系统坐标系横轴的夹角。
11.根据权利要求10所述的定位系统误差测试方法，其特征是，S03中，控制载体旋转2次，分别获取每次旋转后A点的坐标A11,A21,...,An1和A12,A22,...,An2，以及每次旋转后B点的坐标B11,B21,...,Bn1和B12,B22,...,Bn2；
S04中，所述根据S01和S03获取的数据，基于预先定义的定位误差与AB点距离之间的关系式，计算得到被测定位系统在各测量点上的x方向误差和y方向误差，包括：
S041，根据S01和S03获取的数据，假定误差呈正态分布，求解以下方程组，得到Jx、μx和L的值：
Figure FDA0003889018080000062
其中，
Figure FDA0003889018080000063
式中，Jx为J在X方向上的参考值，μx为μ在X方向上的参考值，L为坐标系旋转变换后，两个坐标系原点之间的X方向距离；XBi 0、XAi 0和θi 0分别为S2获取的B点横坐标、A点横坐标和载体纵轴线与被测系统坐标系横轴之间的夹角，n表示所述轨迹点的数量；XBi 1和XBi 2分为第一次旋转和第二次旋转后测得的第i个轨迹点上的B点横坐标；XAi 1和XAi 2分别为第一次旋转和第二次旋转后测得的第i个轨迹点上的A点横坐标，XAi 0′、XAi 1′和XAi 2′为对XAi 0、XAi 1和XAi 2进行X方向平移L后的结果；
S042，根据S01和S03获取的数据，假定误差呈正态分布，求解以下方程组，得到Jy、μy和K：
Figure FDA0003889018080000071
其中，
Figure FDA0003889018080000072
式中，Jy为J在Y方向上的参考值，μy为μ在Y方向的参考值，K为坐标系旋转变换后，两个坐标系原点之间的Y方向距离；YBi 0、YAi 0分别为S2获取的B点纵坐标和A点纵坐标；YBi 1和YBi 2分为第一次旋转和第二次旋转后测得的第i个轨迹点上的B点横坐标；YAi 1和YAi 2分别为第一次旋转和第二次旋转后测得的第i个轨迹点上的A点纵坐标，YAi 0′、YAi 1′和YAi 2′为对YAi 0、YAi 1和YAi 2进行X方向平移L后的结果；
S043，根据Jx和Jy计算J，根据μx和μy计算μ，公式为：
Figure FDA0003889018080000073
S044，考虑两坐标系之间的原点偏移量，对于任一轨迹点i，定位误差与AB点距离之间的关系式改写为：
Figure FDA0003889018080000081
将S043计算得到的J和μ的取值代入上式，得到被测系统在各测量点上的测量误差，其中，δxi为X方向误差，δyi为Y方向误差。
12.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征是，该计算机程序被处理器执行时，实现如权利要求8-11任一项所述的定位系统误差测试方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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