[发明专利]平面内双平台相对位姿测量系统

说明书

本发明涉及一种平面内双平台相对位姿测量系统及方法，涉及激光测距技术领域。本发明的结构包括多个激光测距仪、特制的反射面，在测量时，3台激光测距仪同时工作，按照所测量的旋转角ω、横向距离、纵向距离的顺序依次调整第二平台的位置与姿态，能够实现在非接触的情况下第一平台与第二平台相对位姿的固定不变。本发明实现了平面内两个平台间相对位姿的高精度非接触式测量；具有环境适应能力好、抗干扰能力强、鲁棒性好、测量精度高等优势；原理、结构简单，改造成本低，适用于不同类型移动、非移动平台的相对位姿测量，且便于日常维护。

技术领域

本发明涉及激光测距技术领域，具体涉及一种平面内双平台相对位姿测量方法。

背景技术

目前的相对位姿检测通常基于双目视觉、单目视觉、激光雷达成像等技术实现，有针对合作目标也有针对非合作目标的，普遍被应用于空间飞行器之间的相对位置检测。造价相对较高，原理较为复杂，对使用环境有一定要求。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：如何提出一种平面内双平台相对位姿测量方法，用于同一平面内非接触式测量两平台之间相对位姿，解决两平台系统非接触式联动或是相对移动时的问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种平面内双平台相对位姿测量系统，包括：第一激光测距仪1、第二激光测距仪2、第三激光测距仪3和反射面4，测量对象为第一平台A和第二平台B；

其中，第一激光测距仪1、第二激光测距仪2、第三激光测距仪3位于第一平台A上，等间距放置，第三激光测距仪3位于第一激光测距仪1、第二激光测距仪2之间；反射面4位于第二平台B上；

测量时，第一激光测距仪1、第二激光测距仪2、第三激光测距仪3三者同时工作，且第一激光测距仪1、第二激光测距仪2、第三激光测距仪3的测量射线处于同一平面内，此平面即为第一平台A与第二平台B需要测量相对位姿的平面；

所述反射面4的颜色为白色，且具有一横截面为直角三角形的凹槽，测量时，第一激光测距仪1与第二激光测距仪2分别照射在反射面4的凹槽的两侧，第三激光测距仪3照射在凹槽内部。

优选地，所述第一平台A为长方体。

优选地，所述第二平台B为长方体。

优选地，所述第一平台A与第二平台B为尺寸相同的长方体。

优选地，所述第三激光测距仪3照射在凹槽的斜面。

优选地，所述第一平台A与第二平台B二者的相对距离不超过第一激光测距仪1、第二激光测距仪2、第三激光测距仪3所处位置的量程。

本发明还提供了一种利用所述的系统实现的平面内双平台相对位姿测量方法，包括以下步骤：

测量时，首先，根据第一激光测距仪1与第二激光测距仪2的测量数据比例得到第二平台B相对于第一平台A的旋转角ω，计算公式如下：

其中，a为相邻两激光测距仪的间距；

其次，再根据第三激光测距仪3的测量数据大小与旋转角ω的相对关系得出,第二平台B相对于第一平台A的纵向与横向上的相对位置关系x与y。

优选地，所述第二平台B相对于第一平台A的纵向与横向上的相对位置关系x与y具体为：

凹槽的直角三角形截面的斜边的中点5相对于第一平台A的横向偏移距离x由如下公式得出：

其中：