iGPS技术及其应用

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1、武汉大学遥感信息工程学院陆子龙2011202130061iGPS简介在上世纪九十年代美国Arc-second公司在GPS启发下开发了iGPS系统。该系统使用红外脉冲激光发射器代替卫星的作用，接收器根据发射器投射来的光线时间特征参数，计算接收器所在点的角度和位置，并由此计算出接受其所在点的三维坐标。iGPS简介iGPS是一种超越传统测量的大尺寸空间测量技术，作为三维空间定位和测量提供一种全新的解决方案具有以下优点：iGPS网络系统与全球定位系统中的卫星网络类似，支持无穷多个用户。在整个车间坐标系

2、中，用户可以使用无限多个传感器来完成不同的测量任务。iGPS可以在2~80m甚至更大的范围内进行高精度作业。iGPS简介iGPS是由激光发射器，传感器以及传输系统组成，其所有硬件的安装和维护都十分简单。iGPS的测量区域并不会受到已安装的发射器数量限制，只需增加发射器便可扩展测量范围。iGPS具有实时跟踪和控制机器设备的功能，将iGPS和工业机器人结合起来，制造商便可大大降低生产线上的生产成本。iGPS系统组成每套iGPS系统都有相应的客户软件，用以处理原始数据获取精确的位置和方向信息。i

3、GPS系统硬件主要包括激光发射器，传感器，手持式测量杆，工作站，标准杆，三角架等。iGPS系统组成发射器：标准iGPS传感器：iGPS系统系统含有4个计量型支持各种不同结构的发射器，可以发射传感器，且没有数量对人眼无害的红外线。限制。iGPS系统组成移动式工作站：可以标准杆：标准杆的存储和处理数据，并主要作用在于标定系控制其他机器设备。统。iGPS系统原理测角原理：激光发射器发射出两个呈扇形的激光面和一路红外LED波束。这两个激光扇面与垂直平面的夹角为30°和‐30°，扇面的覆盖范围为±30

4、°。iGPS系统原理垂直角量测：由于扇形光束与垂直平面有夹角,所以在不同高度的水平面内相交出的扇形弧度是不一样的。而发射器的转动速度已知,因此由两束脉冲之间的时间间隔可以求出垂直角。iGPS系统原理水平角量测：由于红外LED波束和扇形光束之间的夹角不变，因此通过比较两次接收扇形光束的时间与接收到LED波束的时间差就可以计算出水平角来。iGPS系统原理iGPS系统标定：在测量之前，应该获取各发射器之间的相对关系，建立统一的坐标系。一般建立坐标系时以第一台发生器旋转中心为原点，与第二台发生器中心

5、连线的水平投影为Y轴，第一台发生器旋转轴为Z轴，建立右手坐标系。iGPS系统原理在已知精确尺寸的标准杆的两侧各有一个圆柱式的传感器，操作人员只需将标准杆放置在一个所有激光发射器信号都交汇的位置或手持此标准杆在区域内随意走上一圈即能标定系统。iGPS系统原理发射器定向的原理没有找到。定向之后，两个发射器基线的水平投影长度可以按照标准尺法求出。标准杆同时也可以用来连接不同发射器对的坐标系。在每个发射器对确定的坐标系下求出标准杆上传感器的位置，可以将他们统一到同一个坐标系。iGPS系统原理将所有发

6、生器都归纳入统一的坐标系之后，即可按照前方交会和三角高程测量的方法求出待定点三维坐标。iGPS系统精度理论上来说，2个发射器就可以测得待定点三维坐标。但是增加发射器可以增加多余观测，获得更好的精度。当发射器足够多时，测量误差区域变成接近圆形，它的大小和形状在整个测量区域中都保持稳定。iGPS目前能达到的技术指标：iGPS系统的应用IndoorGPS主要应用于飞机制造、卫星制造等航空航天领域，汽车、造船以及工业测量等领域。iGPS系统的应用在实际应用中，可根据被测物的尺寸和位置而随意摆放和调整激

7、光发射器的位置，只要保证所有的测量点被覆盖，且每个点到最近的激光发射器的位置大于等于2m即可，与此同时尽可能保证发射器之间距离在7~15m。iGPS系统的应用飞机装配：iGPS系统的应用首先建立iGPS坐标系统。坐标系原点位于第一个发射器中心，并可根据需要转移到飞机上。遵循发射器之间最小距离和最佳测量区域的设置进行发射器的布置。本例中使用了16个发射器。为了保持精度，每个接收器需至少接收4个发射器的信号。接收器放置于工件上．来跟踪移动并做实时测量。发射器可以固定，并连续不断地工作。客户也可以

8、根据调整安装位置或在装配区域内移动或增加发射器的数量。iGPS亦可和其他先进的装配系统共同使用。通过实时测量，可把测量数据传送至包括伺服电机、导轨等部件的柔性装配系统，从而实现实时自动化装配。结语iGPS被证明具有高精度、高可靠性以及高效用性，主要用于解决大尺寸测量问题。可以认为，iGPS技术延续了GPS技术对测量技术领域的革命。由于其具有的独特优势，以美国波音公司，洛克希德·马丁公司为代表的很多精密工业生产商都采用了该系统。近些年出现了蓝牙室内