【摘要】：室內空間測量定位系統(tǒng)(w MPS)是一種采用光平面交會的分布式大尺寸室內空間坐標測量系統(tǒng)。發(fā)射站的布局直接影響著該測量系統(tǒng)的測量誤差、測量精度和其使用效能,而傳統(tǒng)的L、C等測量模型在實際過程中受現(xiàn)場條件限制,測量精度比較低。為優(yōu)化測量系統(tǒng)的網(wǎng)絡布局,從該系統(tǒng)的空間多角度交會測量模型入手,以測量精度為優(yōu)化目標,采用遺傳算法作為優(yōu)化工具,建立了以三維坐標數(shù)據(jù)對光平面掃描角的導數(shù)為關鍵的定位誤差模型,以協(xié)方差來反映測量精度,更簡單、直接地實現(xiàn)了在指定測量空間下的最優(yōu)網(wǎng)絡布局。最后設計了實驗進行驗證,實驗結果表明該方法能有效優(yōu)化布局,提高測量精度。
【圖文】：

第5期張耀華，林嘉睿等:基于遺傳算法的wMPS系統(tǒng)布局優(yōu)化研究圖1測量系統(tǒng)組成圖由于接收器的可探測區(qū)域與接收器的接收角度限制，，以及接收器內部光電二極管與球心的距離誤差等因素影響，wMPS測量系統(tǒng)的不同發(fā)射站放置在空間不同位置，在同一個測點處產生的測量誤差［4］會有顯著差別。因此發(fā)射站的空間幾何布局對整個系統(tǒng)的測量精度有著結構性的影響。如何給出一種方法來優(yōu)化發(fā)射站的布局以提高wMPS系統(tǒng)的測量精度是重要而有意義的問題。天津大學熊芝對室內空間測量定位系統(tǒng)的幾種典型布局進行了分析，給出了誤差分布特性［4］。但該方法在一定程度上還依賴于人工參與，可行性解的搜索也不夠智能，難以直接應用于環(huán)境復雜的實際測量任務中，因此，需要一種自動化程度高，且能適應復雜測量環(huán)境的布局優(yōu)化方法。ZhengWang、AlistairForbes和PaulMaropoulos采用模式搜索法對距離交會測量中激光跟蹤儀的站位進行優(yōu)化，使測量精度顯著提高［5－6］。模式搜索法具有編程簡單，容易實現(xiàn)的優(yōu)點，但是其收斂速度比較慢，適合變量較少的優(yōu)化問題，而且需要合適的初值以保證收斂于全局最優(yōu)值。FiorenzoFranceschini和MaurizioGaletto等提出了基于網(wǎng)格和遺傳算法的MScMS傳感器網(wǎng)絡模塊化布局方法［7－8］。結果顯示，與基于網(wǎng)格算法的方案相比，基于遺傳算法的優(yōu)化方案更好的適應了現(xiàn)實的測量環(huán)境，由于其考慮因素較多，對測量精度的改善不是很明顯［9－11］。本文從交會測量角度出發(fā)，研究了發(fā)射站激光平面在測量點處不同幾何交會與測量穩(wěn)定性之間的關系，通過分析整個測量系統(tǒng)的解算方程，推導建立了由三維數(shù)據(jù)對測量值的導數(shù)構成的協(xié)方差矩陣來評價布局優(yōu)劣的數(shù)學模型，即方差越小，代表交會越穩(wěn)定，測量精度也?

尚銨

本文編號：2527935