Метод лазерного трекингового нивелирования с помощью сетки измерения граней обладает значительными преимуществами при высокоточной локализации в трехмерных пространственных координатах, при этом точная калибровка параметров системы является ключом к достижению высокой точности измерений. В ответ на проблему нестабильности геометрической базы и влияния начальных значений на результаты нивелирования в традиционном процессе автокалибровки сетки измерения граней предложен метод оптимизации измерений лазерного трекингового нивелирования. Этот метод вводит модель ориентационных точек, предоставляющих несколько пространственных опорных точек, для автокалибровки координат станций измерения и фиксирует координаты ориентационных точек в процессе сеточного нивелирования, что позволяет совместно оптимизировать координаты станций измерения в единой геометрической базе. Результаты моделирования показывают, что при наличии гауссовского шума как в измерениях расстояний, так и в наблюдениях точек, метод обладает хорошей стабильностью решения, а погрешность длины ребра контролируется на уровне микрон. В эксперименте с измерением эталонного стержня длиной один метр проведено сравнение этого метода с результатами группового нивелирования коммерческого программного обеспечения Spatial Analyzer (SA). Результаты показывают, что в пределах измерительного диапазона 1,5 м × 1,5 м оптимизированная погрешность измерения пространственной длины находится в диапазоне от -0,3 до 4,8 мкм, тогда как погрешность SA в основном находится в диапазоне 3,0–9,5 мкм. Представленный метод обеспечивает лучшее измерительное качество по точности и разбросу, а также имеет хорошую универсальность, что может обеспечить техническую поддержку для пространственных измерительных задач, таких как настройка оптических систем.

Измерение положения и ориентации; нивелирование сетки измерения граней; геометрические ограничения; модель автокалибровки на основе сеточного нивелирования