【摘要】：重大裝備制造是事關(guān)國家經(jīng)濟(jì)安全、國防安全的戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè),其發(fā)展水平?jīng)Q定了一個國家裝備制造業(yè)的核心競爭力。“超大尺寸測量”技術(shù)則是發(fā)展重大裝備制造業(yè)的關(guān)鍵支撐技術(shù)之一。超大尺寸測量存在以下特點和難點:因待測點分布范圍廣且不規(guī)則,測量精度要求也不盡相同,故要求測量網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建方法柔性易擴展;難以快速精確瞄準(zhǔn)超大物體上的待測點;大空間的環(huán)境狀態(tài)難以控制,所以測量精度易受環(huán)境因素影響。國家自然科學(xué)基金資助項目“基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)引導(dǎo)的高精度超大空間坐標(biāo)測量網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建關(guān)鍵技術(shù)”(項目編號51275149),正是針對上述難點研究建立全新的超大尺寸測量系統(tǒng)構(gòu)建理念體系,以促進(jìn)我國超大尺寸測量技術(shù)快速發(fā)展。該項目擬利用激光測距量程大、精度高的優(yōu)點及無線傳感網(wǎng)絡(luò)定位無方向性的特點構(gòu)建低成本、高精度、自動化、易擴展的超大空間坐標(biāo)測量網(wǎng)絡(luò)。本學(xué)位論文圍繞構(gòu)建超大空間坐標(biāo)測量網(wǎng)絡(luò)所需的硬件——標(biāo)靶基站及實現(xiàn)“低成本、高精度、自動化、易擴展”的測量網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建目標(biāo)展開了研究,主要工作內(nèi)容及創(chuàng)新性成果如下:1.研究并設(shè)計了滿足快速精確瞄準(zhǔn)要求的標(biāo)靶基站使測量網(wǎng)絡(luò)直接瞄準(zhǔn)待測點存在諸多問題。為此,提出了將待測點與標(biāo)靶基站上合作標(biāo)靶的特征點相關(guān)聯(lián),進(jìn)而通過測量特征點坐標(biāo)間接確定待測點坐標(biāo)的測量方法。并對標(biāo)靶基站的整體結(jié)構(gòu)方案進(jìn)行了研究,選用測量模型較為簡單的球形標(biāo)靶設(shè)計了便攜式標(biāo)靶基站,提出了利用多面體標(biāo)靶直接獲取三維姿態(tài)信息,并完成了相關(guān)的數(shù)學(xué)建模,設(shè)計了可自動修正姿態(tài)誤差的移動式標(biāo)靶基站。2.研究了滿足非規(guī)則分布待測點、非等精度測量需求的測量網(wǎng)絡(luò)柔性構(gòu)建方法針對待測點分布不規(guī)則、坐標(biāo)測量精度要求不相等的測量任務(wù),提出了精度自適應(yīng)的布站方法,使得構(gòu)建測量網(wǎng)絡(luò)所需的測量基站數(shù)量最少;為標(biāo)定共面安裝的測量網(wǎng)絡(luò),提出了模擬基站輔助自標(biāo)定方法:通過在遠(yuǎn)離測量基站安裝面的位置上布置模擬基站,并用模擬基站和部分測量基站組建臨時測量單元的方式,來提高測量網(wǎng)絡(luò)自標(biāo)定精度。3.研究了自動瞄準(zhǔn)方法并研制了相應(yīng)軟件使用模擬基站輔助自標(biāo)定的方法確定各測量基站測距起點的坐標(biāo)時,需使測量基站瞄準(zhǔn)模擬基站上球形標(biāo)靶的中心點,并使主動基站瞄準(zhǔn)被動基站的標(biāo)靶板中心點;使用移動式標(biāo)靶基站測量待測點坐標(biāo)時,需使測量基站瞄準(zhǔn)多面體標(biāo)靶測量面的中心點。為此,根據(jù)合作標(biāo)靶及標(biāo)靶板的形狀特點研究了關(guān)于球形標(biāo)靶、多面體標(biāo)靶及標(biāo)靶板的自動瞄準(zhǔn)方法。4.構(gòu)建了超大空間坐標(biāo)測量網(wǎng)絡(luò)實驗系統(tǒng),完成了相關(guān)驗證實驗。為驗證所提出的測量網(wǎng)絡(luò)瞄準(zhǔn)方法及柔性構(gòu)建方法的效果,分別構(gòu)建了相應(yīng)的實驗系統(tǒng)并編寫了相關(guān)軟件,最終完成了各驗證實驗。實驗結(jié)果表明,所提方法是可行和有效的。
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TH721

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2652041