对于“数字化、智能化、精细化”造船而言,关键点处的高精度三维坐标信息获取是确保船舶建造精度至关重要的一环,在舱段合拢、船台舾装及码头舾装等阶段中均发挥着重要作用。但是,由于船舶建造现场环境恶劣、干扰源众多,传统定位方法难以在此条件下获得高精度的三维坐标信息,严重影响了船舶建造精度。因此开展适用于船舶建造现场干扰环境下的三维坐标测量定位方法研究对提高船舶建造工艺水平、保障建造质量、缩短建造周期意义十分重大。本课题“船用坐标测量系统定位方法研究”,围绕复杂干扰环境下的船舶建造测量定位任务需求,针对舱段合拢、船台舾装和码头舾装这三个典型建造阶段,以基于激光扫描网络的测量定位系统为基础,深入研究该系统在不同阶段的定位误差特性,提出适用于不同建造阶段的坐标测量方法,突破一体化快速标定方法、抗随机振动干扰定位方法和抗船体摇摆干扰定位方法等一系列关键技术,实现复杂环境干扰下的高效率、高精度定位。论文主要研究内容如下:首先,针对船用坐标测量系统设计了定位方案,研究了基于光束平差原理的定位方法并分析了该方法在无干扰条件下的定位误差分布规律;接着对不同建造阶段的干扰条件进行分析和量化,并从理论上研究了基于光束平差原理的定位方法在不同干扰条件下的定位误差特性。仿真实验结果表明,舱段合拢阶段的随机振动干扰会引起定位结果出现随机波动,船台舾装阶段的连续振动干扰会引起发射站参数改变,码头舾装阶段的船体摇摆干扰会引起定位结果出现大幅度变化,导致定位误差较无干扰情况出现不同程度的增大。其次,针对传统发射站标定方法复杂、标定效率低的问题,提出了发射站参数一体化标定方法。通过研究发射站参数标定原理,确定了约束条件和标定参数间的数量关系,在此基础上分别提出了基于距离约束和位置约束的标定方法,实现了发射站参数的一体化标定;通过研究基于Levenberg-Marquardt的标定算法,实现了标定参数的精确求解。仿真实验结果表明,所提两种标定方法均可实现发射站参数的一体化标定,基于位置约束的标定方法较基于距离约束的标定方法具有更高的标定精度,且在保证参数标定精度与传统标定方法相当的条件下,较传统内、外部参数分别标定的方法具有更高的标定效率,验证了所提发射站参数一体化标定方法的有效性。再次,针对船用坐标测量系统易受舱段合拢阶段随机振动干扰影响、定位精度降低的问题,提出了抗随机振动干扰定位方法。构建了基于因子图的定位模型,研究了定位模型中关键节点的具体实现方法,在此基础上设置了权值函数方程对随机振动干扰进行处理,实现了所提方法的高精度定位,并从理论上分析了所提方法的定位效果。仿真实验结果表明,在随机振动干扰条件下,所提定位方法较传统定位方法定位误差降低了27%,验证了所提抗随机振动干扰定位方法的有效性。接着,针对船用坐标测量系统在船体摇摆干扰条件下无法精确测量定位的问题,提出了一种基于惯导系统辅助的抗船体摇摆干扰定位方法。设计了基于定轴旋转的坐标系快速标定方法,实现了发射站坐标系和惯导系统坐标系的快速标定;通过不断重构各坐标系间相对位姿关系,实现待测点在导航坐标系下的定位;设计了软硬件同步方案,保证了两系统的时间同步。仿真实验结果表明,在船体摇摆干扰条件下,所提定位方法定位误差为0.76mm,验证了所提抗船体摇摆干扰定位方法的有效性。最后,为验证本文所提方法的实际性能,搭建船用坐标测量系统原理样机进行了发射站参数标定方法验证实验、抗随机振动干扰定位方法验证实验和抗船体摇摆干扰定位方法验证实验。实验结果表明,与传统标定方法相比,所提基于位置约束的发射站参数一体化快速标定方法在保证标定精度的条件下具有更高的标定效率;与传统定位方法相比,所提抗随机振动干扰定位方法定位误差下降了24%,所提抗船体摇摆干扰定位方法测距误差下降了53%。