室內定位技術在智能體自主導航方面具有廣闊的應用前景。為了獲取運動目標在懸浮狀態(tài)下的位置與姿態(tài)角,設計了一種新型的Y型光學室內定位傳感器（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型結構。根據(jù)固定在運動目標上的YPS可作為接收端且可運動的特點,在其可測視域范圍內通過依次采集3個可見點光源在YPS上的像坐標,建立空間點光源的三維重建模型和基于Y型定位傳感器上合作點的四元數(shù)位姿解算算法,即可解算出運動目標的三維坐標和姿態(tài)角。通過仿真與實驗,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,驗證了新Y型定位傳感器可實現(xiàn)準確的單點定位的方法,其三維坐標的誤差不大于3 mm,并可以確定室內運動目標基于全局坐標系的位置與姿態(tài)信息。 

【文章來源】：儀器儀表學報. 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,直線與透鏡焦點以及點光源在同一平面內,因此3個成像單元會產(chǎn)生3個平面相交于一點,即可得到該點的三維空間坐標與其投影到CCD上的像坐標之間的關系�；谠摾碚撨M行建模,本文提出的設計是基于目標運動的情況下,仍可以采集到目標的外姿態(tài)元素和三維坐標,因此要求本體坐標系E-OgXgYgZg(記為②)與柱面鏡坐標系E-OX′Y′Z′(記為③)的轉換模型保持不變,用來重建點光源在本體坐標系下的空間坐標,其中大地坐標系E-OXYZ(記為①),建立坐標系如圖2所示,使Zg軸與Z′軸都垂直于柱面透鏡的底平面。本體坐標系②原點Og位于3個線性CCD的中軸延長線交點,O″是O2′投影到Zg的交點,Og到O″的距離為鏡片焦距f。Og到O″的距離為鏡片焦距f,則本體坐標系②與柱面鏡坐標系③的平移向量的Z軸分量Zg0=-f。理論上,由于本體坐標系②與柱面鏡坐標系③的XOY平面平行,故兩個坐標系之間只有Z軸旋轉,因此本體坐標系②與柱面鏡坐標系③的旋轉和平移向量為:

{ n 1 g =[100] n 2 g =[100] ?????? ??? (6)本體坐標系旋轉后形成新的參考坐標系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】：
期刊論文
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本文編號：3061262