1.空间定位误差测量装置,其特征在于,包括分别位于测量坐标系{M}的x、y、z坐标轴上交汇于原点的X杆、Y杆、Z杆,X杆、Y杆、Z杆上分别设置有X测距传感器(9)、Y测距传感器(3)、Z测距传感器(5),Z测距传感器(5)、Y测距传感器(3)、X测距传感器(9)分别用于测量测量坐标系原点到底部测量参考面(6)、左侧测量参考面(2)、后侧测量参考面(10)的距离,其中,底部测量参考面(6)、左侧测量参考面(2)、后侧测量参考面(10)分别代表世界坐标系{W}的xy平面、xz面和zy平面;
X杆、Y杆的下方分别连接有用于测量坐标系{M}的x、y坐标轴的水平倾斜角度的X轴水平倾角传感器(7)和Y轴水平倾角传感器(4);X杆上还连接有用于测量坐标系{M}中zx坐标平面与铅垂面在垂直于x轴的平面内的夹角的坐标轴垂直倾角传感器(8);Y杆上连接有用于测量坐标系{M}相对于地磁场在水平面上的角度位移的磁场方向传感器(1)。
2.根据权利要求1所述的空间定位误差测量装置,其特征在于,坐标轴垂直倾角传感器(8)包括连接轴(11)和可绕连接轴(11)旋转的平衡块(13)以及角度传感器(12),角度传感器(12)包括活动端和固定端,活动端与平衡块(13)连接,固定端与连接轴(11)连接,连接轴(11)与X杆连接,并且连接轴(11)与X杆轴线相互重合。
3.根据权利要求1所述的空间定位误差测量装置,其特征在于,底部测量参考面(6)、左侧测量参考面(2)、后侧测量参考面(10)分别位于定位装置的底面、侧面、后侧面。
4.空间定位误差测量装置的测量方法,其特征在于,包括权利要求1-3任一所述的测量装置,包括以下步骤:
(1)测量坐标系{M}相对于世界坐标系{W}的变换关系表示为:
其中,Tx(xM)、Ty(yM)、Tz(zM)分别为{W}到{M}移动变换的齐次矩阵,Rz(ψ)、 Ry″(θ)分别为{M}先后绕z轴、x’轴和y”轴旋转变换的齐次矩阵;
(2)通过磁场方向传感器(1)得到测量坐标系{M}绕z轴转过的角度ψ,即∠bOMb′;
(3)通过Y轴水平倾角传感器(4)得到测量坐标系{M}绕x'轴转过的角度 即∠b″OMb′;
(4)通过坐标轴垂直倾角传感器(8)得到zx坐标平面与经过x轴的铅垂面在垂直于x轴的平面上的夹角αx;通过X轴水平倾角传感器(7)测出x轴与水平面的倾角为θ0,通过αx和θ0得到坐标系{M}绕y轴转过的角度θ为:(5)通过Z测距传感器(5)、Y测距传感器(3)、X测距传感器(9)测量出底部测量参考面(6)、左侧测量参考面(2)、后侧测量参考面(10)上光斑到测量坐标系{M}原点的距离分别为Lx、Ly、Lz,世界坐标系{W}到测量坐标系{M}原点在x、y、z方向的移动距离分别为(6)将步骤(2)~(5)中得到的参数带入步骤(1)中的计算公式,得到空间定位误差测量装置相对于世界坐标系{W}的位置和方向。