激光跟踪仪测量精度分析.pdf

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1、第35卷第1期大地测量与地球动力学Vo【．35No．12015年2月JournalofGeodesyandGeodynamicsFeb．，2015文章编号：1671—5942(2015)01—0177—05激光跟踪仪测量精度分析孙海丽姚连璧。周跃寅孙盼盼1同济大学测绘与地理信息学院，上海市四平路1239号，2000922现代工程测量国家测绘地理信息局重点实验室，上海市四平路1239号，200092摘要：以API公司的T3激光跟踪仪为例，进行简要的理论分析。通过校准前后对比实验、固定点重复测量、距离重复测量实验、激光跟踪仪和干涉仪对比实验、现场点位中误差测量实验及激光跟踪仪与

2、常规测量对比实验，对激光跟踪仪的测量精度进行测量和验证。激光跟踪仪在校准后，短距离测量时测距精度对空间点位精度起主导作用，测角精度比较稳定；随着距离的增大，测距、空间点位误差增大。较之常规测量，短距离测量具有很高的测量精度。关键词：激光跟踪仪；精度；点位中误差；重复测量；对比测量中图分类号：P245文献标识码：A从功能上来说，激光跟踪仪。]相当于高精度根据误差传播定律，可对仪器理论精度进行且具有自动、快速跟踪功能的全站仪。其测量原推算。设激光跟踪仪距离d的中误差为m，水平理是测量目标点的距离、水平角和竖直角，建立以角a和竖直角J8的中误差分别为m和m口，三维测站为中心的极坐

3、标系，从而得到测量点的三维坐标中误差为m、m、仇，则空间任一点P的极坐标。激光跟踪仪的误差指标由厂家在实验室条坐标测量公式为：件下测试后提供，可以为不同测量仪器的性能对Xp：xo—一dcosflcos,~比提供参考]。但在实际测量中，其测量误差除YP—o+dcosflsina(1)受仪器自身影响外，还会受气象环境、操作人员技zP—zo—卜dsinfl术水平等影响。国内外学者对激光跟踪仪整体测其中，(z，P，z)为P点的三维坐标，(32。，3『。，量误差评价方法进行了研究，主要有标准件比对z。)为测站的三维坐标。在激光跟踪仪默认的测法、解析法以及统计法等lg。量模式中，仪器位

4、置为(0，0，O)，则空间任一点P本文以API公司的T3激光跟踪仪为例，对的点位中误差为：其标称精度和误差进行理论分析。通过校准前后P一~／；+d。COSpm+d。；一对比实验、固定点重复测量实验、不同距离重复测干2丽2(2)量实验、激光跟踪仪和干涉仪对比实验、激光跟踪按照T3激光跟踪仪的标称精度，水平角和仪与常规测量对比实验、现场点位中误差测量实竖直角的中误差在同一数量级，可设二者相等，验，利用统计法，对激光跟踪仪测量精度进行分析。m一m口一0．7。使用IFM模式，md一1tLm／m；使用ADM模式，10m以内md=15肚m，10m以上1激光跟踪仪点位中误差分析m=：：1

5、．5tLm／m；在10m以上且在测程范围内，使根据API激光跟踪仪的技术参数，其角度半用IFM测量，测距误差为ld(tLm)(表示仪器到测回某方向测角精度为0．7；干涉测距精度测量点的距离，以m为单位)。根据激光跟踪仪三(IFM)：测量分辨率1tLm，测量精度1ppm；绝对维测量精度推算，空间点理论静态测量的最大中误测距精度(ADM)：测量分辨率1m，测量精度15差为8．7d(／am)，理论动态测量的最大中误差为m(10m之内)，1．5m／m(10In之外)；三维空17．3d(m)；使用ADM测量，测距误差为15(m)间测量精度(IFM)：静态5tLm／m，动态10tLm／

6、m；(10m以内)、1．5d(1xm)(10m以外)，空问点位中坐标重复性优于2．5tLm／m。误差可达1．5d(m)。计算中误差如表1所示。收稿日期：2O14一O3一O6项目来源：测绘地理信息公益性行业科研专项(HY14122136)；精密工程与工业测量国家测绘地理信息局重点实验室基金(PF2011-16)。第一作者简介：孙海丽，博士生，研究方向为激光跟踪仪在轨道检测，E-mail：hliwksunhaili@163．com。178大地测量与地球动力学2015年2月表1激光跟踪仪理论测量点位中误差对同一个点，测量过程中每次人为阻断光线，Tab．1MSEofpointsme

7、asuredbyaT3lasertrackerintheory激光跟踪仪从IFM模式转换到ADM模式进行测量，距离偏差、水平角偏差、竖直角偏差、空间点位偏差如表4所示。该点的距离平均值也是9981．400mm，距离测量平均偏差3．2m、最大偏差8．5m均小于标称的1t~m／m，测角平均偏差在标称精度0．7”以下，空间点位平均偏差14．32精度测量实验m，小于17．3fm，但最大偏差略大。2．1校准前后对比表4断光测量精度统计表Tab．4MeasurementaccuracyofaT3lasertrackerwith