● 摘要
大尺寸空间测量系统的标定技术是实现多传感器联合测量的关键技术之一，本论文结合大尺寸空间测量系统研究及应用现状，针对大尺寸空间测量系统标定技术，围绕大尺寸空间测量系统的标定测量方法、标定算法、标定结果的精度评定及质量控制、系统测量精度分析以及大尺寸空间测量系统的应用进行了一系列研究。针对系统标定、标定解算及解算结果的精度评定，论文提出了一些创新性的标定测量方法及平差解算方法；应用所提出的标定方法开发了系统标定软件，并将研究成果应用于某模拟器的综合测试中。论文的主要研究工作及成果包括：１.对大尺寸空间测量系统的现场标定测量方法、标定测量的典型模式、系统标定参数及解算基准、标定解算的数学模型、标定解算平差进行了详细的阐述。给出了互瞄法、基线尺法、交会法、光束法等多种标定测量方法及其求解算法，这些标定方法可以满足各类测量系统、不同组成模式的现场标定要求。并对外觇标互瞄法、基线尺法的原理进行了严密的数学证明。对标定解算的系统参数、标定解算基准进行了详细分析，并给出各种解算基准的数学模型；２.对于标定解算的数学模型及平差解算，分别给出了水平三维网法函数模型、光束法函数模型。提出了“六自由度法”的标定算法，并给出了“六自由度法”的函数模型及随机模型，结合所提出的“六自由度法”数学模型，详细给出了标定解算平差求解过程。该方法能适应测站仪器处于任何空间姿态的标定解算，具有更广泛的适用性；３.对大尺寸空间测量系统的标定精度评定及质量控制方法进行了详细阐述，分别提出了统计估计法、解析估计法等方法进行标定精度评定；提出采用图形结构衰减因子对标定点进行精度评定及质量控制，给出了两站角度交会图形结构衰减因子的定义及计算方法，以及采用条件数法评定图形结构的计算方法。依据所提出的图形结构衰减因子及计算方法，可以量化评价图形结构优劣，便于测量现场对测站的布置以及对极限测量位置的限制，可以依据图形结构衰减因子，制定相应的限制条件，保证图形结构处于良好的状态；４.提出采用空间控制场法、基准长度法进行大尺寸空间测量系统计量校准的实施方法及数据处理方法。这些方法可以计量溯源，可为计量机构对测量系统进行计量校准提供理论依据；５.对不同的测量系统、不同的测量误差、不同的测量条件、不同的图形结构方式进行了仿真分析。通过仿真分析，得出了不同测量系统的标定点误差与标定测量误差、标定点图形结构等的基本趋势关系，以及不同测量误差条件下点位误差大小及分布状况等，并得出一系列有价值的结论；６.利用所提出的标定方法及数学算法，开发了一套大尺寸空间测量系统的标定软件。并将研究成果及所开发的软件应用于某模拟器的综合测试中，完成了该模拟器各项参数的综合测试。