iGPS技术及其应用.pdfVIP

武汉大学遥感信息工程学院 陆子龙2011202130061 iGPS简介  在上世纪九十年代美国Arc-second 公司在 GPS启发下开发了iGPS系统。  该系统使用红外脉冲激光发射器代替卫星的 作用，接收器根据发射器投射来的光线时间 特征参数，计算接收器所在点的角度和位置， 并由此计算出接受其所在点的三维坐标。 iGPS简介  iGPS 是一种超越传统测量的大尺寸空间测 量技术，作为三维空间定位和测量提供一种 全新的解决方案具有以下优点：  iGPS网络系统与全球定位系统中的卫星网 络类似，支持无穷多个用户。在整个车间坐 标系中，用户可以使用无限多个传感器来完 成不同的测量任务。  iGPS可以在2~80m甚至更大的范围内进行 高精度作业。 iGPS简介  iGPS是由激光发射器，传感器以及传输系 统组成，其所有硬件的安装和维护都十分简 单。  iGPS的测量区域并不会受到已安装的发射 器数量限制，只需增加发射器便可扩展测量 范围。  iGPS 具有实时跟踪和控制机器设备的功能， 将iGPS 和工业机器人结合起来，制造商便 可大大降低生产线上的生产成本。 iGPS系统组成  每套iGPS系统都有相应的客户软件，用以 处理原始数据获取精确的位置和方向信息。  iGPS系统硬件主要包括激光发射器，传感 器，手持式测量杆，工作站，标准杆，三角 架等 。 iGPS系统组成  发射器：标准iGPS  传感器 ：iGPS 系统 系统含有4个计量型 支持各种不同结构的 发射器，可以发射 传感器，且没有数量 对人眼无害的红外线。 限制。 iGPS系统组成  移动式工作站：可以  标准杆 ：标准杆的 存储和处理数据，并 主要作用在于标定系 控制其他机器设备。 统。 iGPS系统原理  测角原理：激光发射器发射出两个呈扇形 的激光面和一路红外LED波束。这两个激 光扇面与垂直平面的夹角为30°和 ‐30°，扇面的覆盖范围为±30°。 iGPS系统原理  垂直角量测：由于扇形光束与垂直平面有 夹角, 所以在不同高度的水平面内相交出 的扇形弧度是不一样的。而发射器的转动 速度已知, 因此由两束脉冲之间的时间间 隔可以求出垂直角。 iGPS系统原理  水平角量测：由于红外LED波束和扇形光 束之间的夹角不变，因此通过比较两次接 收扇形光束的时间与接收到LED波束的时 间差就可以计算出水平角来。 iGPS系统原理  iGPS系统标定：  在测量之前，应该获取各发射器之间的相 对关系，建立统一的坐标系。  一般建立坐标系时以第一台发生器旋转中 心为原点，与第二台发生器中心连线的水 平投影为Y轴，第一台发生器旋转轴为Z 轴，建立右手坐标系。 iGPS系统原理  在已知精确尺寸的标准杆的两侧各有一个 圆柱式的传感器，操作人员只需将标准 杆放置在一个所有激光发射器信号都交汇 的位置或手持此标准杆在区域内随意走上 一圈即能标定系统。 iGPS系统原理  发射器定向的原理没有找到。  定向之后，两个发射器基线的水平投影长 度可以按照标准尺法求出。  标准杆同时也可以用来连接不同发射器对 的坐标系。在每个发射器对确定的坐标系 下求出标准杆上传感器的位置，可以将他 们统一到同一个坐标系。 iGPS系统原理  将所有发生器都归纳入统一的坐标系之后， 即可按照前方交会和三角高程测量的方法 求出待定点三维坐标。 iGPS系统精度  理论上来说，2个发射器就可以测得待定点三维坐 标。但是增加发射器可以增加多余观测，获得更好 的精度。当发射器足够多时，测量误差区域变成接