基于兩點定位的機體結構測量方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種在機體結構測量情況下使用的數(shù)據(jù)測繪方法領域。更具體地說， 本發(fā)明涉及一種用在固定翼飛機的機體結構測量情況下使用的基于兩點定位的機體結構 測量方法。
【背景技術】
[0002] 固定翼飛機自從誕生以來就在軍事及民用領域有著廣泛的應用，隨著科技的發(fā) 展，固定翼飛機向著更高、更快的方向發(fā)展，因此也就對機體結構提出了高的要求。飛機生 產(chǎn)過程中的加工、裝配誤差及長期飛行導致的機械疲勞都會產(chǎn)生機體結構不對稱、主體結 構形變等情況發(fā)生，因此產(chǎn)生了對機體主體結構測量的需求。
[0003] 由于固定翼飛機通常體型較大，且外形為不規(guī)則形狀，因此無法從一個角度完成 整個機體的測量，通常需要從機體不同角度進行測量，然后再對數(shù)據(jù)進行拼接處理。常用的 測量方法有基于視覺的非接觸式測量，常用基于點云的激光掃描儀、基于特征點及編碼點 的視覺測量技術和全站儀等，這些測量工具都具有數(shù)據(jù)拼接的能力。
[0004] 激光掃描儀通過在物體表面投射激光點云實現(xiàn)對物體表面的測量，該方法精度較 高且可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動拼接，但是激光掃描儀設備成本較高，且由于數(shù)據(jù)量大，處理時間 較長。
[0005] 基于特征點及編碼點的視覺測量方法在測量前需要在機體上粘貼反光固定點及 編碼固定點，然后用相機從不同角度對機體進行拍照，利用軟件對獲取圖像中的特征點進 行提取、拼接，該方法精度較高，但同樣設備成本高，且粘貼固定點會耗費大量時間，降低了 測量效率。
[0006] 基于全站儀的測量方式成本較低，精度較高，可通過自由建站的方式對測量數(shù)據(jù) 進行拼接，但是需要經(jīng)過專業(yè)培訓的測繪人員進行操作，限制了該方法的使用。

【發(fā)明內容】

[0007] 本發(fā)明的一個目的是解決上述至少一個問題或缺陷，并提供后面將說明的至少一 個優(yōu)點。
[0008] 本發(fā)明還有一個目的是提供一種基于兩點定位的機體結構測量方法，其通過在可 視范圍內選擇兩個固定點實現(xiàn)不同位置測量數(shù)據(jù)的拼接，同時通過機體中軸線上兩點，可 將測量數(shù)據(jù)轉換至機體坐標系內，該方法使用簡單，處理速度快，并且不需要受過培訓的專 業(yè)人員操作。
[0009] 為了實現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的這些目的和其它優(yōu)點，提供了一種基于兩點定位的機體結 構測量方法，包括以下步驟：
[0010] 步驟一、在機體測量場地周圍選擇在測量過程中一直可見的兩個固定點；
[0011] 步驟二、架設全站儀，調整所述全站儀的高度，確定所述全站儀坐標系；
[0012] 步驟三、在所述全站儀坐標系中依次測量所述固定點的坐標；
[0013] 步驟四、選定機身中軸線上的一點作為坐標原點，以所述機身中軸線所在水平面 為包含X軸和Y軸的平面坐標系，通過所述坐標原點垂直所述水平面的坐標軸作為Z軸，構 建機體坐標系；
[0014] 步驟五、根據(jù)計算獲得機體坐標系轉換系數(shù)；
[0015] 步驟六、測量所述全站儀可視范圍內的待測點，獲得所述待測點在所述全站儀坐 標系中的坐標，根據(jù)所述待測點在所述全站儀坐標系中的坐標與所述機體坐標系轉換系數(shù) 獲得所述待測點在所述機體坐標系中的坐標；
[0016] 步驟七、移動所述全站儀至可測量到所述機體的其余待測點的位置，使用所述全 站儀測量所述固定點的坐標獲得所述固定點在當前全站儀坐標系中的坐標，根據(jù)所述固定 點在當前全站儀坐標系中的坐標與所述步驟三中獲得的坐標計算獲得全站儀坐標系轉換 系數(shù)，使用所述全站儀測量其余待測點在所述全站儀坐標系中的坐標，結合所述全站儀坐 標系轉換系數(shù)與所述機體坐標系轉換系數(shù)獲得其余待測點在所述機體坐標系中的坐標，最 終根據(jù)所有待測點在所述機體坐標系中的坐標構建機體結構。
[0017] 優(yōu)選的是，其中，所述步驟五中，根據(jù)計算獲得機體坐標系轉換系數(shù)具體包括：設 第一檢測點與第二檢測點為機身中軸線上的兩點，將所述第一檢測點作為所述機體坐標系 的坐標原點，設第一檢測點在所述全站儀坐標系中的坐標為（ Xl，yi，Z1)，第二檢測點在所述 全站儀坐標系中的坐標為（X 2, y2, Z2)，坐標偏移量為offsetx，offsetY，offsetz，偏轉角為 α，則有：
[0018]
[0019] O
[0020] 優(yōu)選的是，其中，所述步驟七中，根據(jù)所述固定點在當前全站儀坐標系中的坐標與 所述步驟三中獲得的坐標計算獲得全站儀坐標系轉換系數(shù)具體包括：設所述步驟三中兩個 所述固定點的坐標分別S 11 (xn, yn, zn)，S12(x12, y12, Z12)，兩點連線在全站儀坐標系下偏轉 角為SA1，步驟七中，兩個所述固定點在當前全站儀坐標系中的坐標分別為S nl (xnl, ynl, znl)， Sn2(xn2，yn2，zn2)，兩點連線在全站儀坐標系下偏轉角為SA n當前全站儀坐標系偏移量為 offsetSX，offsetSY，offsetSZ，偏轉角 γ，則有：
[0021]
[0022]
[0023]
[0024] γ = SA1-SAn0
[0025] 優(yōu)選的是，其中，所述步驟四中具體包括：選定機身中軸線上的兩點，將其中靠近 機頭的一點作為坐標原點，所述坐標原點與另一點的連線作為Y軸，將通過原點且在所述 機身中軸所在水平面上垂直于所述Y軸的直線作為X軸，將通過坐標原點且垂直所述水平 面的坐標軸作為Z軸，構建機體坐標系。
[0026] 優(yōu)選的是，其中，所述全站儀坐標系轉換與所述機體坐標系轉換包括平移和旋轉 步驟，首先平移所述全站儀坐標系的原點，使其與所述機體坐標系的原點重合，最后通過逆 時針旋轉令兩坐標系X軸與y軸重合，從而實現(xiàn)坐標系轉換。
[0027] 優(yōu)選的是，其中，所述步驟五中，所述機體坐標轉換系數(shù)包括坐標偏移量和偏轉 角。
[0028] 優(yōu)選的是，其中，所述步驟一中，兩個固定點為測量現(xiàn)場架設的固定點或者任何測 量現(xiàn)場中的固定點。
[0029] 本發(fā)明至少包括以下有益效果：
[0030] 本發(fā)明通過在可視范圍內選擇兩個固定點實現(xiàn)不同位置測量數(shù)據(jù)的拼接，同時通 過機體中軸線上兩點，可將測量數(shù)據(jù)轉換至機體坐標系內，該方法使用簡單，處理速度快， 并且不需要受過培訓的專業(yè)人員操作。
[0031] 本發(fā)明的其它優(yōu)點、目標和特征將部分通過下面的說明體現(xiàn)，部分還將通過對本 發(fā)明的研究和實踐而為本領域的技術人員所理解。
【附圖說明】
[0032] 圖1為本發(fā)明的一個實施例中基于兩點定位的機體結構測量方法的流程示意圖。
【具體實施方式】
[0033] 下面結合附圖對本發(fā)明做進一步的詳細說明，以令本領域技術人員參照說明書文 字能夠據(jù)以實施。
[0034] 圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的一種實現(xiàn)形式，示出了基于兩點定位的機體結構測量方 法的過程。其中包括：
[0035] 步驟一、在機體測量場地周圍選擇在測量過程中一直可見的兩個固定點；
[0036] 步驟二、架設全站儀，調整所述全站儀的高度，確定所述全站儀坐標系；
[0037] 步驟三、在所述全站儀坐標系中依次測量所述固定點的坐標；
[0038] 步驟四、選定機身中軸線上的一點作為坐標原點，以所述機身中軸線所在水平面 為包含X軸和Y軸的平面坐標系，通過所述坐標原點垂直所述水平面的坐標軸作為Z軸，構 建機體坐標系；
[0039] 步驟五、根據(jù)計算獲得機體坐標系轉換系數(shù)；
[0040] 步驟六、測量所述全站儀可視范圍內的待測點，獲得所述待測點在所述全站儀坐 標系中的坐標，根據(jù)所述待測點在所述全站儀坐標系中的坐標與所述機體坐標系轉換系數(shù) 獲得所述待測點在所述機體坐標系中的坐標；
[0041] 步驟七、移動所述全站儀至可測量到所述機體的其余待測點的位置，使用所述全 站儀測量所述固定點的坐標獲得所述固定點在當前全站儀坐標系中的坐標，根據(jù)所述固定 點在當前全站儀坐標系中的坐標與所述步驟三中獲得的坐標計算獲得全站儀坐標系轉換 系數(shù)，使用所述全站儀測量其余待測點在所述全站儀坐標系中的坐標，結合所述全站儀坐 標系轉換系數(shù)與所述機體坐標系轉換系數(shù)獲得其余待測點在所述機體坐標系中的坐標，最 終根據(jù)所有待測點在所述機體坐標系中的坐標構建機體結構。
[0042] 在其中一個實施例中，通常對于固定翼飛機可在三個角度完成整個機體的測量， 其中設機頭區(qū)域為區(qū)域1，兩個機翼區(qū)域分別為區(qū)域2與區(qū)域3。
[0043] 首先在區(qū)域1內架設全站儀，調整所述全站儀的高度，確定所述全站儀坐標系， 并依次測量兩個固定點。設兩固定點點在區(qū)域1內所測量坐標分別為S11 (Xll，yn，Z11