iGPS測量系統實現關鍵技術及應用
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圖1 美國GPS全球定位系統
圖2 大尺寸IGPS測量系統
（1）多用戶測量。iGPS測量場是1個共享的資源場，位于測量場中的接收器獨立工作，互不影響，像GPS系統一樣，只需增加傳感器和接收器的數量就可以增加用戶。
（2）測量范圍廣。在iGPS測量網中，通過增加發射站可實現量程擴展，且不損失測量精度，其工作范圍為2~300m。
（3）抗干擾性好。測量過程允許斷光，且不影響測量精度。
（4）無需轉站測量?？梢酝ㄟ^增加發射器或對其進行部局重構，實現對系統內全部測量點的測量，從而降低或消除轉站誤差。
（5）可視化程度高。無論是在測量現場還是中央控制中心，操作人員都可以通過PDA或計算機屏幕實時看到被測點的三維坐標。
（6）一次標定多次使用。只要標定后的發射站位置不發生改變，該測量場即可無限次使用。
基于以上優點，近幾年來國內外業界深入研究了iGPS測量系統，J.Schwendemann[1]等人通過研究指出，iGPS可用于巷道中掘進機及其他掘進設備的導航以及應力狀態下飛機機身結構的變形測量；德國亞琛工業大學和尼康公司的RobertSchmitt[2]等人通過對不確定度的研究指出，iGPS系統除用于機器人的控制和校準以外，還可以廣泛應用于航空、航天、造船、汽車等大尺寸、高精度定位與測量的裝備制造領域。
本文介紹了iGPS測量系統組成，討論了系統實現關鍵技術，列舉了iGPS測量系統在飛機柔性裝配中的應用。
iGPS測量系統組成
典型的iGPS測量系統主要由3大部分組成：信號發射、信號接收和信號處理（見圖3）。信號發射部分為激光發射器，系統工作時，發射器發出2 道具有固定角度的扇面激光和全向光脈沖，該激光對人體和眼睛沒有任何傷害；信號接收部分由傳感器和接收器組成，傳感器接收來自發射器發出的激光模擬信號，并傳給放大器，接收器對放大信號進行處理并轉化成數字化的角度信息；信號處理部分由中央計算機、客戶端和數據處理軟件組成，角度信息通過無線網絡傳輸至中央計算機，由第三方數據處理軟件（如MAYA、SpatialAnalyzer、Metrolog Ⅱ等）處理為準確的方位信息，并在整個工作區域和網絡中共享，以便于多個用戶從客戶端讀取被測點的位置信息，從而實現定位。沈飛公司與天津大學、634所聯合研制的iGPS測量系統主要由發射基站、接收器（測量傳感器）、前端處理機、控制網、任務計算機和主控計算機組成。主控計算機位于星形網絡布局的中心，負責控制測量任務及參數配置、分配資源、構建及優化控制網并監控整個測量系統的狀態。發射基站分布于整個測量空間，其數量和位置根據測量空間和測量任務進行規劃，只要保證接收器（測量傳感器）同時接收2個或2個以上發射基站的掃描激光信號，測量即可穩定進行。前端處理機負責實現接收器（測量傳感器）接收到的光信號轉換為時間信號，并通過Zigbee無線網絡（無線傳輸距離可達40m）發送到任務計算機，由任務計算機完成空間坐標的解算并進行三維顯示?？刂凭W協助接收器完成精確解算的任務，并動態監控、更新發射基站參數，以實現系統的自動校正和補償。經過系統應用測試驗證，車間測量場系統精度能達到0.2mm。
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