室內(nèi)定位技術(shù)在智能體自主導(dǎo)航方面具有廣闊的應(yīng)用前景。為了獲取運(yùn)動目標(biāo)在懸浮狀態(tài)下的位置與姿態(tài)角,設(shè)計(jì)了一種新型的Y型光學(xué)室內(nèi)定位傳感器（YPS）,其由3個線性電荷耦合器件（CCD）和3個柱面透鏡組合成Y型結(jié)構(gòu)。根據(jù)固定在運(yùn)動目標(biāo)上的YPS可作為接收端且可運(yùn)動的特點(diǎn),在其可測視域范圍內(nèi)通過依次采集3個可見點(diǎn)光源在YPS上的像坐標(biāo),建立空間點(diǎn)光源的三維重建模型和基于Y型定位傳感器上合作點(diǎn)的四元數(shù)位姿解算算法,即可解算出運(yùn)動目標(biāo)的三維坐標(biāo)和姿態(tài)角。通過仿真與實(shí)驗(yàn),分析了不同參數(shù)對位姿誤差的影響,并在柱面透鏡線性度較好的中心部位,驗(yàn)證了新Y型定位傳感器可實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的單點(diǎn)定位的方法,其三維坐標(biāo)的誤差不大于3 mm,并可以確定室內(nèi)運(yùn)動目標(biāo)基于全局坐標(biāo)系的位置與姿態(tài)信息。 

【文章來源】：儀器儀表學(xué)報. 2020,41(06)北大核心

【文章頁數(shù)】：9 頁

【部分圖文】：

一維成像單元

空間點(diǎn)光源通過柱面透鏡會形成一條與線性CCD傳感器垂直的直線,并得到直線在CCD上的像坐標(biāo),直線與透鏡焦點(diǎn)以及點(diǎn)光源在同一平面內(nèi),因此3個成像單元會產(chǎn)生3個平面相交于一點(diǎn),即可得到該點(diǎn)的三維空間坐標(biāo)與其投影到CCD上的像坐標(biāo)之間的關(guān)系�；谠摾碚撨M(jìn)行建模,本文提出的設(shè)計(jì)是基于目標(biāo)運(yùn)動的情況下,仍可以采集到目標(biāo)的外姿態(tài)元素和三維坐標(biāo),因此要求本體坐標(biāo)系E-OgXgYgZg(記為②)與柱面鏡坐標(biāo)系E-OX′Y′Z′(記為③)的轉(zhuǎn)換模型保持不變,用來重建點(diǎn)光源在本體坐標(biāo)系下的空間坐標(biāo),其中大地坐標(biāo)系E-OXYZ(記為①),建立坐標(biāo)系如圖2所示,使Zg軸與Z′軸都垂直于柱面透鏡的底平面。本體坐標(biāo)系②原點(diǎn)Og位于3個線性CCD的中軸延長線交點(diǎn),O″是O2′投影到Zg的交點(diǎn),Og到O″的距離為鏡片焦距f。Og到O″的距離為鏡片焦距f,則本體坐標(biāo)系②與柱面鏡坐標(biāo)系③的平移向量的Z軸分量Zg0=-f。理論上,由于本體坐標(biāo)系②與柱面鏡坐標(biāo)系③的XOY平面平行,故兩個坐標(biāo)系之間只有Z軸旋轉(zhuǎn),因此本體坐標(biāo)系②與柱面鏡坐標(biāo)系③的旋轉(zhuǎn)和平移向量為:

{ n 1 g =[100] n 2 g =[100] ?????? ??? (6)本體坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)后形成新的參考坐標(biāo)系E-OkXkYkZk,矢量n1和n2在其上的單位矢量分別為n 1 k 和n 2 k 。

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號：3061262