【摘要】：室內(nèi)空間測(cè)量定位系統(tǒng)(w MPS)是一種采用光平面交會(huì)的分布式大尺寸室內(nèi)空間坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)。發(fā)射站的布局直接影響著該測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)量誤差、測(cè)量精度和其使用效能,而傳統(tǒng)的L、C等測(cè)量模型在實(shí)際過(guò)程中受現(xiàn)場(chǎng)條件限制,測(cè)量精度比較低。為優(yōu)化測(cè)量系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)布局,從該系統(tǒng)的空間多角度交會(huì)測(cè)量模型入手,以測(cè)量精度為優(yōu)化目標(biāo),采用遺傳算法作為優(yōu)化工具,建立了以三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)對(duì)光平面掃描角的導(dǎo)數(shù)為關(guān)鍵的定位誤差模型,以協(xié)方差來(lái)反映測(cè)量精度,更簡(jiǎn)單、直接地實(shí)現(xiàn)了在指定測(cè)量空間下的最優(yōu)網(wǎng)絡(luò)布局。最后設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該方法能有效優(yōu)化布局,提高測(cè)量精度。
【圖文】：

第5期張耀華，林嘉睿等:基于遺傳算法的wMPS系統(tǒng)布局優(yōu)化研究圖1測(cè)量系統(tǒng)組成圖由于接收器的可探測(cè)區(qū)域與接收器的接收角度限制，，以及接收器內(nèi)部光電二極管與球心的距離誤差等因素影響，wMPS測(cè)量系統(tǒng)的不同發(fā)射站放置在空間不同位置，在同一個(gè)測(cè)點(diǎn)處產(chǎn)生的測(cè)量誤差［4］會(huì)有顯著差別。因此發(fā)射站的空間幾何布局對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的測(cè)量精度有著結(jié)構(gòu)性的影響。如何給出一種方法來(lái)優(yōu)化發(fā)射站的布局以提高wMPS系統(tǒng)的測(cè)量精度是重要而有意義的問(wèn)題。天津大學(xué)熊芝對(duì)室內(nèi)空間測(cè)量定位系統(tǒng)的幾種典型布局進(jìn)行了分析，給出了誤差分布特性［4］。但該方法在一定程度上還依賴于人工參與，可行性解的搜索也不夠智能，難以直接應(yīng)用于環(huán)境復(fù)雜的實(shí)際測(cè)量任務(wù)中，因此，需要一種自動(dòng)化程度高，且能適應(yīng)復(fù)雜測(cè)量環(huán)境的布局優(yōu)化方法。ZhengWang、AlistairForbes和PaulMaropoulos采用模式搜索法對(duì)距離交會(huì)測(cè)量中激光跟蹤儀的站位進(jìn)行優(yōu)化，使測(cè)量精度顯著提高［5－6］。模式搜索法具有編程簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)，但是其收斂速度比較慢，適合變量較少的優(yōu)化問(wèn)題，而且需要合適的初值以保證收斂于全局最優(yōu)值。FiorenzoFranceschini和MaurizioGaletto等提出了基于網(wǎng)格和遺傳算法的MScMS傳感器網(wǎng)絡(luò)模塊化布局方法［7－8］。結(jié)果顯示，與基于網(wǎng)格算法的方案相比，基于遺傳算法的優(yōu)化方案更好的適應(yīng)了現(xiàn)實(shí)的測(cè)量環(huán)境，由于其考慮因素較多，對(duì)測(cè)量精度的改善不是很明顯［9－11］。本文從交會(huì)測(cè)量角度出發(fā)，研究了發(fā)射站激光平面在測(cè)量點(diǎn)處不同幾何交會(huì)與測(cè)量穩(wěn)定性之間的關(guān)系，通過(guò)分析整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)的解算方程，推導(dǎo)建立了由三維數(shù)據(jù)對(duì)測(cè)量值的導(dǎo)數(shù)構(gòu)成的協(xié)方差矩陣來(lái)評(píng)價(jià)布局優(yōu)劣的數(shù)學(xué)模型，即方差越小，代表交會(huì)越穩(wěn)定，測(cè)量精度也?

尚銨

本文編號(hào)：2527935