利用gps及自动跟踪与测量系统对高精度激光测距仪的校准方法
【技术领域】
[0001] 本发明是发明一种利用Gl^s及自动跟踪与测量系统高精度定位的方法，对激光测 距仪的测量精度进行校准，属于测试技术领域。
【背景技术】
[0002] 激光测距仪是一种W激光为载波，W目标表面漫反射测量为特点，依据回波信号 与发射信号的相位差值对静止目标进行距离的测量，回波信号通过光电探测器获得，精度 易受大气气流干扰的影响，因此测量精度需要校准。传统的测量精度校准方法采用钢卷尺 检定，常见的距离为5m、20m、5化n，由于激光测距仪的精度较高，进行小量程测量时，激光测 距仪示值与卷尺测量值误差较小，一般无需调整激光测距仪的精度。大量程测量时，通常进 行空间中的目标测量，传统方法不能直接应用到高精度激光测距仪的校准中。
【发明内容】
[0003] 本发明创造的目的是设计一种利用GI^S及自动跟踪与测量系统高精度定位的方 法，在大量程范围内，对激光测距仪的测量精度进行校准。通过激光测距仪测量值与给定标 准参数的比对，自动跟踪与测量系统及时给出相关预警信息，如姿态异常告警、偏离航线告 警、偏离航向下滑纠偏线告警等，为飞行安全提供有效保证。
[0004] 本发明的方法是通过下述技术方案实现的：
[0005] 制作一个2000mmX2000mm网格祀标（加工精度优于1mm)，采用横、竖向各5根方 管组成，方管等间距布置，方管长度2000mm，等间隔243. 75mm，开直径20mm的圆孔用于标 定，每根方管开孔9个。祀标的中屯、点圆孔与转台上的相机画面中的中屯、十字叉中点对准， 用于记录所选标记点的实际位置，祀标边框上其他圆孔用于检验转台与相机镜头的偏角和 误差。
[0006] 激光测距仪的标称精度为5m，校准采用水平定位精度10cm，高度精度30cm的高精 度GPS系统。选择距离激光测距仪2km范围内，场地中等距离均匀分布的20个位置点，作 为基准测试点。
[0007] 1)利用GI^S系统测量与自动跟踪与测量系统的转台同址架设的激光测距仪所在 位置的经、绅度和海拔高度并记录L。，B。，H。；
[000引 2)利用GI^S系统测量选定标志点，所述的标志点为距离激光测距仪2km范围 内，场地中等距离均匀分布的20个位置点；记录选定标志点的经、绅度和海拔高度并记录 Li，Bi，Hi(i= 1,2. ..20)
[0009] 3)根据各标志点经、绅度和海拔高度L。B。Hi(i= 1，2... 20)，计算激光测距仪到 各标志点的直线距离作为真值Dw(i= 1，2. . . 20);
[0010] 4)制作一个网格祀标，将网格祀标放置在其中一个选定标志点上，通过计算机控 制转台，调整转台上的相机角度及镜头焦距，使相机画面中的中屯、十字叉中点对准祀标中 屯、点；
[0011] 5)打开激光测距仪，驱动转台使激光光斑对准放置在步骤4)选定的标志点上的 网格祀标中屯、点，记录测量距离值Du及其对应的转台角度aU和0U，计算出该标志点在 转台直角坐标系中的坐标PLi(XLi,y。，ZLi)，（i= 1，2,... 20);
[0012] 6)重复步骤4)、5)，对各标志点进行测量、记录数据并计算出转台直角坐标系下 的坐标；
[001引 7)将激光测距仪测得的数据Pu(Xu,yu，Zu)，（i= 1，2,. . . 20)与GPS系统得到的 数据(i= 1，2...20)比较，得出激光测距仪校准的结果。
[0014] 所述步骤（2)中，20个位置点的选择标准为；在距离激光测距仪2km范围内的跑 道中屯、线上选4个基准标志点，4点间隔分别为100m、200m、400m、800m，在各基准标志点东 侧选取等距2点，西侧也选取等距2点，用GI^S系统测量出场地中20个标志点在大地坐标 系中的坐标L。B。Hi(i= 1，2. . . 20)。
[001引通过步骤做测量得到20个标志点的测量距离值D。（i= 1，2,... 20)及其对应 的转台角度aU和0U(i= 1，2, ... 20)，并计算得到20个标志点在转台直角坐标系中的 坐标Pu(Xu,y。，ZLi)，（i= 1，2,. . . 20)。
[0016] 所述步骤（7)中激光测距仪所测得的数据与GPS真值比较，计算恥与Du之间的 均方根误差MS,作为距离测量精度；；计算激光测距仪测量值Pu(Xu,yu，zu)与GI^S系统 巧幢值Pgm(Xgm，ycKi，Zgm)的坐标分量x。，Zu与Xgm，Zgm之间的RMS(均方根）误差，分别作 为水平精度和高度精度
[0017] 本发明的有益效果；本发明采用上述方案，节省了大量的人力、物力和时间，可W 满足高精度激光测距仪的精度要求，较传统的手工测量方法方便、快捷，而且在手工测量无 法在空间校准实现时，本发明的方法成了唯一有效、准确的校准方法，同时也可W在激光测 距仪架设、迁移等各种需要精度重新校准的场合应用。
【附图说明】
[001引图1本发明方法的总体设计图。
[0019] 图2网格祀标示意图。
【具体实施方式】
[0020] 本发明方法实现的理论依据及工作原理：
[0021] (一）激光测距仪的工作原理
[0022] 激光测距的工作方式是通过量测激光器所发射的波和所接受的被目标反射的波 之间的相位差来确定激光器与目标之间的距离。激光器发出的射线经目标物体表面反射后 聚焦到光电二极管探测器，产生放大器的输入信号，该信号经过放大、变换及调制，产生逻 辑电平"1"和"0"作为激光二极管的开关控制信号。该样传感器前面板中屯、会发出新的准 直激光射线，进行下一次距离测量。该种周而复始的控制方式使得放大器的输入和调制器 输出产生两列按照一定频率振荡的脉冲信号。通过信号幅值测量电路和频率测量电路并对 电路的输出信号进行处理、采样和校准，就可W获取距离W及返回信号强度信息。
[0023] (二）坐标系转换的原理
[0024] 本发明校准方法中的测量数据使用大地坐标系，GI^S系统提供的坐标炬，LH)是