CN1986972A - 基于双图像传感器的适用于顶桥施工的移动位姿测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于双图像传感器的适用于顶桥施工的移动位姿测量方法，首先，通过视频采集卡A采集由第一激光准直发射器5照射在第一光电耦合器3上的形成的图像坐标信息f₁；由第二激光准直发射器6照射在第二光电耦合器4上的形成的图像坐标信息f₂；通过采集卡B采集由重力摆2输出的移动桥箱1产生的滚动角φ、俯仰角θ；然后，通过计算机对接收的所述图像坐标信息f₁、所述图像坐标信息f₂、所述滚动角φ、所述俯仰角θ，采用满足坐标变换数学模型的实时解析纠偏处理后，输出纠偏位置信息f₃给液压设备，从而对移动的桥箱1进行安装位置调节。

Description

基于双图像传感器的适用于顶桥施工的移动位姿测量方法

技术领域

本发明涉及一种对物***姿的测量方法，更特别地说，是指一种对移动着的桥箱进行位姿测量。

背景技术

在城市、城际交通的快速发展过程中，需要建设大量的公路立交桥、铁跨公路立交桥。由于断路施工所带来的经济损失以及对社会流动秩序的破坏代价太大，所以一般对桥箱选择顶推法施工。顶推法施工一般采用水准仪、经纬仪由人工测量桥箱的位置和姿态，人工测量和判断难免会造成相关数据的误差，同时人工测量对相关数据的采集不能够实时的读取以方便测量***对相关数据的使用，为测量工作带来了不便。对于测量结果与操作人员的专业技术、经验关系极大，很容易带来施工质量的不稳定、工期的延长。再者，市面上现有的激光全站仪等国外同类产品价格昂贵，使用时需要多台设备组成测量***，而且该类产品功能往往针对性不强。所以，研制一种能够满足顶推桥箱的位姿检测要求、操作方便、实时性好、成本低廉的测量方法是十分必要的。

发明内容

针对顶桥施工及其桥箱位姿测量的要求和特点，本发明提出了一种移动位姿测量方法，该移动位姿测量方法通过处理激光准直发射器照射在光电耦合器上形成的图像，并结合重力摆所测得的桥箱的滚动角和俯仰角信息来判断桥箱的位置和姿态，从而为精确地顶推桥箱提供了可靠的数据信息。

本发明是一种适用于顶桥施工的移动位姿测量方法，首先，通过视频采集卡A采集由第一激光准直发射器照射在第一光电耦合器上的形成的图像坐标信息f₁；由第二激光准直发射器照射在第二光电耦合器上的形成的图像坐标信息f₂；通过采集卡B采集由重力摆输出的移动桥箱产生的滚动角φ、俯仰角θ；然后，通过计算机对接收的所述图像坐标信息f₁、所述图像坐标信息f₂、所述滚动角φ、所述俯仰角θ，采用满足坐标变换数学模型的实时解析纠偏处理后，输出纠偏位置信息f₃给液压设备，从而对移动的桥箱1进行安装位置调节。

本发明用于测量顶桥施工的移动位姿的装置，由第一激光准直发射器、第二激光准直发射器、第一光电耦合器、第二光电耦合器、重力摆、视频采集卡A、采集卡B和计算机，以及坐标变换数学模型组成，所述坐标变换数学模型存储于计算机的ROM中，第一激光准直发射器射出的激光束照射在第一光电耦合器的中心点O_C1上，第二激光准直发射器射出的激光束照射在第二光电耦合器的中心点O_C2上，第一光电耦合器安装在桥箱的右端，第二光电耦合器安装在桥箱的左端，重力摆安装在桥箱顶面的中心点，视频采集卡A、采集卡B安装在计算机的机箱内。

本发明测量***不仅完全能够满足现场测量需要，而且具有精度高、实时性好、成本低等优点，可以替代原有的人工测量方式，实现测量、施工的自动化，同时也为国产大型工程施工位姿测量***的研发提供了很好的思路和技术。

附图说明

图1是本发明的测量***结构图。

图2是本发明的测量***空间坐标变换图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明做进一步的详细说明。

本发明是一种适用于顶桥施工的移动位姿测量方法，首先，通过视频采集卡A采集由第一激光准直发射器5照射在第一光电耦合器3上的形成的图像坐标信息f₁；由第二激光准直发射器6照射在第二光电耦合器4上的形成的图像坐标信息f₂；通过采集卡B采集由重力摆2输出的移动桥箱1产生的滚动角φ、俯仰角θ；然后，通过计算机对接收的所述图像坐标信息f₁、所述图像坐标信息f₂、所述滚动角φ、所述俯仰角θ，采用满足坐标变换数学模型的实时解析纠偏处理后，输出纠偏位置信息f₃给液压设备，从而对移动的桥箱1进行安装位置调节。

请参见图1所示，本发明用于测量顶桥施工的移动位姿的装置，由第一激光准直发射器5、第二激光准直发射器6、第一光电耦合器3、第二光电耦合器4、重力摆2、视频采集卡A、采集卡B和计算机，以及坐标变换数学模型组成，所述坐标变换数学模型存储于计算机的ROM中，第一激光准直发射器5射出的激光束照射在第一光电耦合器3的中心点O_C1上，第二激光准直发射器6射出的激光束照射在第二光电耦合器4的中心点O_C2上，第一光电耦合器3安装在桥箱1的右端，第二光电耦合器4安装在桥箱1的左端，重力摆2安装在桥箱1顶面的中心点，视频采集卡A、采集卡B安装在计算机的机箱内。本发明移动位姿测量采用计算机和坐标变换数学模型的配合工作，实现动态、实时判读桥箱1移动的位置姿态，将位姿数据传送给液压设备作为纠偏操作的依据来控制。

在本发明中，重力摆2为倾角传感器，用于采集移动着的桥箱1的滚动角φ、俯仰角θ。重力摆2的信息输出端与串口数据采集卡B(型号为CP-104UL V2)连接。第一光电耦合器3和第二光电耦合器4为光接收器即CCD(Charge CoupledDevice，电荷藕合器件传感器)，用于接收由第一激光准直发射器5和/或第二激光准直发射器6照射出的激光束，并将光信息转换成视频信息后传输给视频采集卡A(型号为OK-MC10A)。

本发明顶桥施工移动位姿测量方法包括下列测量步骤：

第一步：确定第一激光准直发射器5相对于桥箱1的位置；

确定第二激光准直发射器6相对于桥箱1的位置；

第二步：将第一光电耦合器3安装在桥箱1的右端；

将第二光电耦合器4安装在桥箱1的左端；

将重力摆2安装在桥箱1顶面的中心位置；

第三步：初始调节计算机与各器件的通讯信息联络是否正常；

第四步：调节第一激光准直发射器5发射出的激光束与第一光电耦合器3的位置；

调节第二激光准直发射器6发射出的激光束与第二光电耦合器4的位置；

第五步：启动液压设备工作；

第六步：计算机开始实时采集桥箱1移动信息；

第七步：根据坐标变换数学模型(存储于计算机内)判断桥箱1的位置和姿态，并将纠偏信息输出给液压设备对桥箱1进行调节；

第八步：桥箱1达到预定位置后，位置姿态测量***停止工作。

本发明的位姿测量硬件设置(如图1所示)，整个由两台激光准直发射器，一台重力摆和两个CCD靶组成。其中激光准直发射器产生测量光斑的激光束，光斑直径为5mm/100m。重力摆2用于测量滚动角和俯仰角，可以达到30秒的测角精度。CCD接收靶由含有广角镜头的CCD、毛玻璃、视频及电源插头和固定机壳等组成，通过图像采集卡采集图像经处理计算后得到光斑的中心坐标。

本发明位姿测量***正常工作时，两束激光束(分别由第一激光准直发射器5、第二激光准直发射器6射出)一直射在各自的CCD靶上，光斑的初始位置与各自接收靶的中心位置重合，第一光电耦合器3的安装位置与桥箱1中心点O_C的向量位置关系 ${\stackrel{\→}{R}}_{\mathrm{OC}1}=\{X_{\mathrm{OC}1},Y_{\mathrm{OC}1},Z_{\mathrm{OC}1}\}$ ，第二光电耦合器4的安装位置与桥箱1中心点O_C的向量位置关系 ${\stackrel{\→}{R}}_{\mathrm{OC}2}=\{X_{\mathrm{OC}2},Y_{\mathrm{OC}2},Z_{\mathrm{OC}2}\}$ 。根据实时采集的相关数据(滚动角φ、俯仰角θ、方位角ψ)结果，结合坐标变换数学模型便可准确、实时地解算出桥箱的位姿。

参见图2所示，本发明的坐标变换数学模型为：连体坐标系O_C-X_CY_CZ_C是桥箱1桥梁的形心处，即桥箱1中心点O_C，第一光电耦合器3的坐标系O_C1-U_C1V_C1W_C1是第一光电耦合器3的中心点O_C1，第二光电耦合器4的坐标系O_C2-U_C2V_C2W_C2是第二光电耦合器4的中心点O_C2，O_W-X_WY_WZ_W表示第一激光准直发射器5和第二激光准直发射器6的坐标系，在本发明中，第一激光准直发射器5、第二激光准直发射器6采用世界坐标系，故用一个坐标系表示。连体坐标系O_C-X_CY_CZ_C和坐标系O_C1-U_C1V_C1W_C1、坐标系O_C2-U_C2V_C2W_C2随着桥箱1位置和姿态的变化而不断变化。桥箱1的中心点O_C在坐标系O_W-X_WY_WZ_W的初值为(X_WC0，Y_WC0，Z_WC0)。

现采用齐次坐标形式的位姿变换矩阵T表述桥箱1的位姿， $T=\left[\begin{array}{cc}{R}_{3\×3}& P_{3\×1}\\ 0& 1\end{array}\right]$ ，其中R_3×3为姿态旋转变换矩阵，P_3×1为位置平移变换矩阵。由于姿态旋转变换矩阵是含有九个元素的方向余旋矩阵，其中只有三个独立参数，因此可以选取绕三个轴的旋转角作为这三个独立参数来描述该矩阵。R_3×3可由滚动角φ、俯仰角θ、方位角ψ表述，它的转动次序为：先绕连体坐标系O_C-X_CY_CZ_C中X_C轴旋转方位角ψ，得到方位姿态坐标系O_C-X′_CY′_CZ′_C，再绕Y′_C轴旋转俯仰角θ，得到俯仰姿态坐标系O_C-X″_CY″_CZ″_C，然后绕Z″_C轴旋转滚动角φ，得到滚动姿态坐标系O_C-X_CY_CZ_C，则有

$R(\mathrm{\ψ},\mathrm{\θ},\mathrm{\φ})=R(X_C,\mathrm{\ψ})R(Y_C^{\′},\mathrm{\θ})R(Z_C^{\′\′},\mathrm{\φ})=\left[\begin{array}{ccc}\mathrm{c\θc\φ}& -\mathrm{c\θc\φ}& \mathrm{s\θ}\\ \mathrm{s\ψs\θc\φ}+\mathrm{c\ψs\φ}& -\mathrm{s\ψs\θs\φ}+\mathrm{c\ψc\φ}& -\mathrm{s\ψ\θ}\\ -\mathrm{c\ψs\θc\φ}+\mathrm{s\ψs\φ}& \mathrm{c\ψs\θs\φ}+\mathrm{s\ψc\φ}& \mathrm{c\ψc\θ}\end{array}\right]---\left(1\right)$

式中，R表示姿态旋转变换矩阵，s＝sin，c＝cos。

设第一光电耦合器3的中心点O_C1在连体坐标系中的坐标为(X_OC1，Y_OC1，Z_OC1，1)^T，第二光电耦合器4的中心点O_C2在连体坐标系中的坐标为(X_OC2，Y_OC2，Z_OC2，1)^T；设第一激光准直发射器5的激光束照射在第一光电耦合器3上的光斑在第一光电耦合器3坐标系中的坐标为(u_C1，v_C1，w_C1，1)^T，其在世界坐标系中的坐标为(X_W1，Y_W1，Z_W1，1)^T，同理，设第二激光准直发射器6的激光束照射在第二光电耦合器4上的光斑在第二光电耦合器4坐标系下的坐标为(u_C2，v_C2，w_C2，1)^T，其在世界坐标系中的坐标为(X_W2，Y_W2，Z_W2，1)^T，设桥箱1在世界坐标系中X_W轴、Y_W轴、Z_W轴三个方向上的平移量为d_X、d_Y、d_Z。

下述计算过程导出了第一光电耦合器3坐标系、第二光电耦合器4坐标系与世界坐标系之间的位姿变换矩阵，具体过程如图2所示。

首先令第一光电耦合器3、第二光电耦合器4坐标系O_C1-U_C1V_C1W_C1和O_C2-U_C2V_C2W_C2与动坐标系O_C-X_CY_CZ_C重合，接着依次旋转ψ、θ、φ角，然后各自沿着旋转后其自身的坐标轴分别平移到O_C1和O_C2点。最后，第一光电耦合器3坐标系、第二光电耦合器4坐标系沿着X_W轴、Y_W轴、Z_W轴平移距离 $\stackrel{\→}{d}=\{d_X+X_{\mathrm{WC}0},d_Y+Y_{\mathrm{WC}0},d_Z+Z_{\mathrm{WC}0}\}$ 。这样就得到了以位姿变换矩阵T₁(第一光电耦合器3的)、位姿变换矩阵T₂(第二光电耦合器4的)表示的第一光电耦合器3坐标系、第二光电耦合器4坐标系与世界坐标系下的坐标之间的映射关系，即

$T_1=\left[\begin{array}{cccc}1& 0& 0& d_X+X_{\mathrm{WC}0}\\ 0& 1& 0& d_Y+Y_{\mathrm{WC}0}\\ 0& 0& 1& d_Z+Z_{\mathrm{WC}0}\\ 0& 0& 0& 1\end{array}\right]\left[\begin{array}{cc}{R}_{3\×3}& 0\\ 0& 1\end{array}\right]\left[\begin{array}{cccc}1& 0& 0& X_{\mathrm{OC}1}\\ 0& 1& 0& Y_{\mathrm{OC}1}\\ 0& 0& 1& Z_{\mathrm{OC}1}\\ 0& 0& 0& 1\end{array}\right]$

$=\left[\begin{array}{cc}{R}_{3\×3}& R_{3\×3}{\left(X_{\mathrm{OC}1}{Y}_{\mathrm{OC}1}{Z}_{\mathrm{OC}1}\right)}^T+\\ & {(d_X+X_{\mathrm{WC}0},d_Y+Y_{\mathrm{WC}0},d_Z+Z_{\mathrm{WC}0})}^T\\ 0_{1\×3}& 1\end{array}\right]---\left(2\right)$

$T_2=\left[\begin{array}{cccc}1& 0& 0& d_X+X_{\mathrm{WC}0}\\ 0& 1& 0& d_Y+Y_{\mathrm{WC}0}\\ 0& 0& 1& d_Z+Y_{\mathrm{WC}0}\\ 0& 0& 0& 1\end{array}\right]\left[\begin{array}{cc}{R}_{3\×3}& 0\\ 0& 1\end{array}\right]\left[\begin{array}{cccc}1& 0& 0& X_{\mathrm{OC}2}\\ 0& 1& 0& Y_{\mathrm{OC}2}\\ 0& 0& 1& Z_{\mathrm{OC}2}\\ 0& 0& 0& 1\end{array}\right]$

$=\left[\begin{array}{cc}{R}_{3\×3}& R_{3\×3}{\left(X_{\mathrm{OC}2}{Y}_{\mathrm{OC}2}{Z}_{\mathrm{OC}2}\right)}^T+\\ & {(d_X+X_{\mathrm{WC}0},d_Y+Y_{\mathrm{WC}0},d_z+Z_{\mathrm{WC}0})}^T\\ 0_{1\×3}& 1\end{array}\right]---\left(3\right)$

两个光斑中心在世界坐标系下的坐标为

(X_W1，Y_W1，Z_W1，1)^T＝T₁(u_C1，v_C1，w_C1，1)^T      (4)

(X_W2，Y_W2，Z_W2，1)^T＝T₂(u_C2，v_C2，w_C2，1)^T      (5)

式中，w_C1＝w_C2＝0。

将T₁、T₂代入上式并整理得

$\left\{\begin{array}{c}{X}_{W1}-X_{W2}=\mathrm{c\θc\φ}(u_{C1}-u_{C2})-\mathrm{c\θs\φ}(v_{C1}-v_{C2})+\mathrm{c\θc\φ}(x_{\mathrm{OC}1}-X_{\mathrm{OC}2})-\\ \mathrm{c\θs\φ}(Y_{\mathrm{OC}1}-Y_{\mathrm{OC}2})+\mathrm{s\θ}(Z_{\mathrm{OC}1}-Z_{\mathrm{OC}2})\\ Y_{W1}-Y_{W2}=(\mathrm{s\ψs\θc\φ}+\mathrm{c\ψs\φ})(u_{C1}-u_{C2})+(\mathrm{c\ψc\φ}-\mathrm{s\ψs\θs\φ})(v_{C1}-v_{C2})+\\ (\mathrm{s\ψs\θc\φ}+\mathrm{c\ψs\φ})(X_{\mathrm{OC}1}-X_{\mathrm{OC}2})+\\ (\mathrm{c\ψc\φ}-\mathrm{s\ψs\θs\φ})(Y_{\mathrm{OC}1}-Y_{\mathrm{OC}2})-\mathrm{s\ψc\θ}(Z_{\mathrm{OC}1}-Z_{\mathrm{OC}2})\\ Z_{W1}-Z_{W2}=(\mathrm{s\ψs\φ}-\mathrm{c\ψs\θc\φ})(u_{C1}-u_{C2})+(\mathrm{c\ψs\θs\φ}+\mathrm{s\ψc\φ})(v_{C1}-v_{C2})+\\ (\mathrm{s\ψs\φ}-\mathrm{c\ψs\θc\φ})(X_{\mathrm{OC}1}-X_{\mathrm{OC}2})+\\ (\mathrm{c\ψs\θs\φ}+\mathrm{s\ψc\φ})(Y_{\mathrm{OC}1}-Y_{\mathrm{OC}2})+\mathrm{c\ψc\θ}(Z_{\mathrm{OC}1}-Z_{\mathrm{OC}2})\end{array}\right.----\left(6\right)$

式中，s＝sin，c＝cos。

由于(X_WC0，Y_WC0，Z_WC0)，(u_C1，v_C1，w_C1)，(X_OC1，Y_OC1，Z_OC1)，(u_C2，v_C2，w_C2)，(X_OC2，Y_OC2，Z_OC2)，φ和θ及(X_W1，Y_W1)和(X_W2，Y_W2)已知，则由上式可解出ψ。

在实际测量中cosψ≈1，同时注意到在式(6)中，Z_W1-Z_W2＝(Y_W1-Y_W2)tanψ，后两个方程中实际上只含一个独立变量tanψ，重写式(6)的这两个方程得

$\left\{\begin{array}{c}{Y}_{W1}-Y_{W2}=(\tan \mathrm{\ψs\θc\φ}+\mathrm{s\φ})(u_{C1}-u_{C2})+\\ (\mathrm{c\φ}-\tan \mathrm{\ψs\θs\φ})(v_{C1}-v_{C2})+\\ (\tan \mathrm{\ψs\θc\φ}+\mathrm{s\φ})(X_{\mathrm{OC}1}-X_{\mathrm{OC}2})+\\ (\mathrm{c\φ}-\tan \mathrm{\ψs\θs\φ})(Y_{\mathrm{OC}1}-Y_{\mathrm{OC}2})-\\ \tan \mathrm{\ψc\θ}(Z_{\mathrm{OC}1}-Z_{\mathrm{OC}2})\\ (Y_{W1}-Y_{W2})\tan \mathrm{\ψ}=(\tan \mathrm{\ψs\φ}-\mathrm{s\θc\φ})(u_{C1}-u_{C2})+\\ (\mathrm{s\θs\φ}+\tan \mathrm{\ψc\φ})(v_{C1}-v_{C2})+\\ (\tan \mathrm{\ψs\φ}-\mathrm{s\θc\φ})(X_{\mathrm{OC}1}-X_{\mathrm{OC}2})+\\ (\mathrm{s\θs\φ}+\tan \mathrm{\ψc\φ})(Y_{\mathrm{OC}1}-Y_{\mathrm{OC}2})+\\ \mathrm{c\θ}(Z_{\mathrm{OC}1}-Z_{\mathrm{OC}2})\end{array}\right.---\left(7\right)$

式(7)是一个含有一个未知数tanψ的矛盾方程组，将其整理成a_itanψ＝b_i+ε_i，i＝1，2的形式，可以根据矩阵的Moore-Penrose广义逆求出其最小二乘解为

tanψ＝(a₁b₁+a₂b₂)/(a₁ ²+a₂ ²)    (8)

式中，

a₁＝sθcφ(u_C1-u_C2+X_OC1-X_OC2)-sθsφ(v_C1-v_C2+Y_OC1-Y_OC2)-cθ(Z_OC1-Z_OC2)    (9)

b₁＝Y_W1-Y_W2-sφ(u_C1-u_C2+X_OC1-X_OC2)-cφ(v_C1-v_C2+Y_OC1-Y_OC2)                 (10)

a₂＝Y_W1-Y_W2+sφ(u_C1-u_C2+X_OC1-X_OC2)+cφ(v_C1-v_C2+Y_oC1-Y_OC2)                 (11)

b₂＝sθcφ(u_C1-u_C2+X_OC1-X_OC2)-sθsφ(v_C1-v_C2+Y_OC1-Y_OC2)-cθ(Z_OC1-Z_OC2)    (12)

本发明对通过坐标变换数据模型对第一光电耦合器3坐标系、第二光电耦合器4坐标系与世界坐标系之间的位姿变换矩阵获得可靠的位置、姿态的测量方法。通过采用位姿变换矩阵的形式可以精确的描述如何由CCD靶面上光点的位置坐标得到桥箱的位姿。这种方法只需要两台激光准直发射器、一台重力摆和两个CCD靶便可以确定桥箱的位姿，有效避免了人工测量方式中存在的精度低、实时性差等缺点，而且通过计算机记录下的历史数据便于施工人员参考使用，进一步调高施工工艺水平。同时，整套***与国外同类产品相比，不仅价格十分低廉，而且功能针对性更强，具有很大的优越性。

Claims (8)

1、一种基于双图像传感器的适用于顶桥施工的移动位姿测量方法，其特征在于：首先，通过视频采集卡A采集由第一激光准直发射器5照射在第一光电耦合器3上的形成的图像坐标信息f₁；由第二激光准直发射器6照射在第二光电耦合器4上的形成的图像坐标信息f₂；通过采集卡B采集由重力摆2输出的移动桥箱1产生的滚动角φ、俯仰角θ；然后，通过计算机对接收的所述图像坐标信息f₁、所述图像坐标信息f₂、所述滚动角φ、所述俯仰角θ，采用满足坐标变换数学模型的实时解析纠偏处理后，输出纠偏位置信息f₃给液压设备，从而对移动的桥箱1进行安装位置调节。

2、根据权利要求1所述的移动位姿测量方法，其特征在于：第一光电耦合器3的安装位置与桥箱1中心点O_C的向量位置关系是 ${\stackrel{\→}{R}}_{\mathrm{OC}1}=\{X_{\mathrm{OC}1},Y_{\mathrm{OC}1},Z_{\mathrm{OC}1}\},$ 第二光电耦合器4的安装位置与桥箱1中心点O_C的向量位置关系是 ${\stackrel{\→}{R}}_{\mathrm{OC}2}=\{X_{\mathrm{OC}2},Y_{\mathrm{OC}2},Z_{\mathrm{OC}2}\}.$

3、根据权利要求1所述的移动位姿测量方法，其特征在于：所述坐标变换数学模型是齐次坐标形式的位姿变换矩阵 $T$ $=$ $\left[\begin{array}{cc}{R}_{3\×3}& P_{3\×1}\\ 0& 1\end{array}\right],$ 其中R_3×3为姿态旋转变换矩阵，

R_3×1为位置平移变换矩阵。

4、根据权利要求3所述的移动位姿测量方法，其特征在于：所述第一光电耦合器3的位姿变换矩阵T₁与世界坐标系下的坐标之间的映射关系为

$T_1=\left[\begin{array}{cccc}1& 0& 0& d_X+X_{\mathrm{WCO}}\\ 0& 1& 0& d_Y+Y_{\mathrm{WCO}}\\ 0& 0& 1& d_Z+Z_{\mathrm{WCO}}\\ 0& 0& 0& 1\end{array}\right]\left[\begin{array}{cc}{R}_{3\×3}& 0\\ 0& 1\end{array}\right]\left[\begin{array}{cccc}1& 0& 0& X_{\mathrm{OC}1}\\ 0& 1& 0& Y_{\mathrm{OC}1}\\ 0& 0& 1& Z_{\mathrm{OC}1}\\ 0& 0& 0& 1\end{array}\right],$

式中，d_X+X_WC0表示第一光电耦合器3沿X_W轴平移距离，d_r+Y_WC0表示第一光电耦合器3沿Y_W轴平移距离，d_Z+Z_WC0表示第一光电耦合器3沿Z_W轴平移距离，X_OC1、Y_OC1、Z_OC1表示第一光电耦合器3在坐标系O_C1-U_C1V_C1W_C1中的位置。

5、根据权利要求3所述的移动位姿测量方法，其特征在于：所述第二光电耦合器4的位姿变换矩阵T₂与世界坐标系下的坐标之间的映射关系为

$T_2=\left[\begin{array}{cccc}1& 0& 0& d_X+X_{\mathrm{WCO}}\\ 0& 1& 0& d_Y+Y_{\mathrm{WCO}}\\ 0& 0& 1& d_Z+Z_{\mathrm{WCO}}\\ 0& 0& 0& 1\end{array}\right]\left[\begin{array}{cc}{R}_{3\×3}& 0\\ 0& 1\end{array}\right]\left[\begin{array}{cccc}1& 0& 0& X_{\mathrm{OC}2}\\ 0& 1& 0& Y_{\mathrm{OC}2}\\ 0& 0& 1& Z_{\mathrm{OC}2}\\ 0& 0& 0& 1\end{array}\right],$

式中，d_X+X_WC0表示第一光电耦合器3沿X_W轴平移距离，d_Y+Y_WC0表示第一光电耦合器3沿Y_W轴平移距离，d_Z+Z_WC0表示第一光电耦合器3沿Z_W轴平移距离，X_OC2、Y_OC2、Z_OC2表示第一光电耦合器3在坐标系O_C2-U_C2V_C2W_C2中的位置。

6、根据权利要求1所述的用于测量移动位姿方法的装置，其特征在于：由第一激光准直发射器(5)、第二激光准直发射器(6)、第一光电耦合器(3)、第二光电耦合器(4)、重力摆(2)、视频采集卡A、采集卡B和计算机，以及坐标变换数学模型组成，所述坐标变换数学模型存储于计算机的ROM中，第一激光准直发射器(5)射出的激光束照射在第一光电耦合器(3)的中心点O_C1上，第二激光准直发射器(6)射出的激光束照射在第二光电耦合器(4)的中心点O_C2上，第一光电耦合器(3)安装在桥箱(1)的右端，第二光电耦合器(4)安装在桥箱(1)的左端，重力摆(2)安装在桥箱(1)顶面的中心点，视频采集卡A、采集卡B安装在计算机的机箱内。

7、根据权利要求6所述的移动位姿测量装置，其特征在于：所述重力摆(2)为倾角传感器，用于采集移动着的桥箱(1)的滚动角φ、俯仰角θ。

8、根据权利要求6所述的移动位姿测量装置，其特征在于：所述第一光电耦合器(3)和第二光电耦合器(4)为光接收器，用于接收由第一激光准直发射器(5)和/或第二激光准直发射器(6)照射出的激光束，并将光信息转换成视频信息后传输给视频采集卡A。