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精密动态测量精度检测技术研究

何峰  
【摘要】: 动态测量技术作为一种新兴的测量技术已经越来越多地被应用于各种测量场合,使得测量技术无论从效率还是技术内涵上都发生了较大的变革。不同于传统的静态测量技术,动态测量的特性决定了其精度评定和数据处理方法的复杂性。随着动态测量应用的日趋广泛,对于动态测量误差的研究具有很强的必要性,本文的研究目的就是期望通过一定的方法和技术手段为动态测量提供有效的检测平台并能够通过实践完成对动态测量的检测。 文中首先根据动态测量传感器及精密机电设备的应用现状提出了搭建高精度动态检测平台的方案,给出了检测方案的工作原理。通过对几种潜在解决方案的分析,确立了最优方案;基于检测平台的基本原理,分别设计实现了20cm、60cm动态检测平台缩尺模型,完成了模型机械结构设计实践及部分相关设备的性能测试,在缩尺模型基础上完成了100cm检测平台的机械结构设计和性能测试;针对检测系统的组成分别对时间系统、光电位置传感器、电机及机械结构的精度进行了分析,根据各组成部分的精度得出系统在不同检测方案条件下的检测精度:低动态条件下(3cm/s以内)对于全站仪跟踪测量能够完成0.4-0.6mm精度的动态检测,中低动态条件下(6m/s以内)对于GPS动态测量能够完成3-10mm精度的动态绝对位置检测和0.5mm精度的相对位置检测;基于100cm检测平台开展了全站仪及GPS动态检测实践,通过事后处理的方法对全站仪在准动态和实时动态条件下的动态测量精度进行了检测,得到不同动态条件下的测量误差;通过相关分析,得到利用全站仪动态跟踪测量的时滞在不同动态条件下约为110-120ms,通过对测量误差进行时滞改正和合作目标360度棱镜的误差改正,取得了良好的效果,其中0.9cm/s条件下的水平位置和高程的平均误差分别从1.02mm、2.18mm下降到0.83mm和0.51mm。在GPS动态差分相对测量时,静态与低动态条件下(0.314m/s以下)的测量精度差异很小,水平方向的标准差在5mm以内,高程方向上标准差接近1cm。不同动态条件下的双动态相对测量中,不仅出现了2-3mm的系统误差,还存在7-10mm的标准差。通过实践证明,检测平台能够有效地完成动态检测,并取得良好效果。


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