專利名稱：修正水面波浪對內(nèi)河在航船舶三維尺度測量影響的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種修正水面波浪對內(nèi)河在航船舶三維尺度測量影響的方法，屬于交通測量技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，當(dāng)前內(nèi)河船舶的航運(yùn)狀況呈現(xiàn)船型多變、船只密集、貨運(yùn)載重量大等發(fā)展趨勢。為保證航運(yùn)業(yè)務(wù)的正常開展，航運(yùn)業(yè)務(wù)主管部門開展了多項(xiàng)針對在航船舶的監(jiān)測、管理技術(shù)研究；其中準(zhǔn)確測定船舶的外形三維尺度是船舶超載監(jiān)測、橋梁防碰撞預(yù)警等眾多科研項(xiàng)目的基礎(chǔ)之一。由于在航船舶的運(yùn)動(dòng)特性，船舶在向前行駛的過程中，不僅有沿航向方向的直線運(yùn)動(dòng)，還因受水面波浪的影響而疊加了縱向、橫向和上下方向的多向搖晃(在業(yè)內(nèi)稱為縱搖、橫搖與垂蕩)。船舶在這些方向上位置的變化會(huì)對外形三維尺度測量的結(jié)果造成影響，甚至給測量結(jié)果帶來較大的偏差。在現(xiàn)有的船舶測量技術(shù)中，船舶的姿態(tài)感知與修正是建立在船載設(shè)備(如多軸傾角傳感器和DGPS等)上的，這需要被監(jiān)測船舶安裝專業(yè)測量設(shè)備，且設(shè)備能夠正常工作為前提。該方法是一種被動(dòng)測量方式，并不適用于航運(yùn)業(yè)務(wù)主管部門對在航船舶進(jìn)行主動(dòng)監(jiān)測的需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的技術(shù)問題是:提出了一種可以對水面波浪對在航船舶影響而引起的測量誤差進(jìn)行主動(dòng)修正的修正水面波浪對內(nèi)河在航船舶三維尺度測量影響的方法。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出的技術(shù)方案是:一種修正水面波浪對內(nèi)河在航船舶三維尺度測量影響的方法，包括以下步驟:
第一步、將激光測距儀設(shè)置在內(nèi)河航道的正上方，通過激光測距儀測得航道內(nèi)的基準(zhǔn)水位，所述基準(zhǔn)水位是指激光測距儀測量的相對平靜的水面與激光測距儀之間的距離，根據(jù)基準(zhǔn)水位獲得基準(zhǔn)水平面的基準(zhǔn)水平面數(shù)據(jù)，所述基準(zhǔn)水平面是構(gòu)建的一個(gè)虛擬平面；第二步、通過激光測距儀對在航船舶進(jìn)行連續(xù)掃描，獲得連續(xù)多個(gè)船舶切面的切面輪廓線數(shù)據(jù)；
第三步、選取船舶上特定部位的連續(xù)切面輪廓線數(shù)據(jù)，將該特定部位的連續(xù)切面輪廓線構(gòu)成的外輪廓面中的一個(gè)平頂面作為參比面，獲得參比面數(shù)據(jù)，所述船舶上特定部位是指船舷、甲板、駕駛倉、生活倉和貨倉之一；
第四步、將得到的參比面數(shù)據(jù)與基準(zhǔn)水平面數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，得到參比面相對于基準(zhǔn)水平面的傾斜角度和高低差，從而獲得該船舶相對于基準(zhǔn)水平面的垂蕩值、縱搖值和橫搖值，完成水面波浪對在航船舶 影響的修正。本發(fā)明在所述第一步中提供了三種獲取基準(zhǔn)水位方法:
I)測量沒有船舶通行時(shí)相對平靜的水面，獲得基準(zhǔn)水位。
2)測量單位時(shí)間內(nèi)船舶通行時(shí)的水面，獲得一組水位，再對該組水位進(jìn)行加權(quán)平均得到基準(zhǔn)水位。3)測量固定預(yù)設(shè)在船舶通行區(qū)域內(nèi)具有與所述相對平靜的水面齊平的頂面的觀測井，獲取基準(zhǔn)水位。本發(fā)明在第三步中選取的參比面的是:將第二步中得到的切面輪廓線數(shù)據(jù)的角坐標(biāo)系坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的以船舶的以水平面為坐標(biāo)基準(zhǔn)面的直角坐標(biāo)系坐標(biāo)，對相鄰的切面輪廓線數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，其中沿船舶軸向呈等差序列分布的切面輪廓線組成的平面就構(gòu)成了參比面。本發(fā)明在所述第四步中所述垂蕩值、縱搖值和橫搖值是:
A、所述橫搖值為參比面相對于基準(zhǔn)水平面的切向傾斜角度，SP
權(quán)利要求
1.一種修正水面波浪對內(nèi)河在航船舶三維尺度測量影響的方法，包括以下步驟: 第一步、將激光測距儀設(shè)置在內(nèi)河航道的正上方，通過激光測距儀測得航道內(nèi)的基準(zhǔn)水位，所述基準(zhǔn)水位是指激光測距儀測量的相對平靜的水面與激光測距儀之間的距離，根據(jù)基準(zhǔn)水位獲得基準(zhǔn)水平面的基準(zhǔn)水平面數(shù)據(jù)； 第二步、通過激光測距儀對在航船舶進(jìn)行連續(xù)掃描，獲得連續(xù)多個(gè)船舶切面的切面輪廓線數(shù)據(jù)； 第三步、選取船舶上特定部位的連續(xù)切面輪廓線數(shù)據(jù)，將該特定部位的連續(xù)切面輪廓線構(gòu)成的外輪廓面中的一個(gè)平頂面作為參比面，獲得參比面數(shù)據(jù)，所述船舶上特定部位是指船舷、甲板、駕駛倉、生活倉和貨倉之一； 第四步、將得到的參比面數(shù)據(jù)與基準(zhǔn)水平面數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，得到參比面相對于基準(zhǔn)水平面的傾斜角度和高低差，從而獲得該船舶相對于基準(zhǔn)水平面的垂蕩值、縱搖值和橫搖值，完成水面波浪對在航船舶影響的修正。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述修正水面波浪對內(nèi)河在航船舶三維尺度測量影響的方法修正水面波浪對內(nèi)河在航船舶三維尺度測量影響的方法，其特征在于所述第四步中所述垂蕩值、縱搖值和橫搖值是: A、所述橫搖值是指參比面相對于基準(zhǔn)水平面的切向傾斜角度，SPa = arctm(Ay / Δχ) 其中Af表示參比面的橫切面豎直方向兩條輪廓線的坐標(biāo)差值u表示參比面的橫切面水平方向兩條 輪廓線的坐標(biāo)差值； B、所述縱搖值是指參比面相對于基準(zhǔn)水平面的軸向傾斜角度，即β = ar ctan (Aj Ax ) 其中Ay1表示參比面的縱切面豎直方向兩條輪廓線的坐標(biāo)差值，Δχ'表示參比面的縱切面水平方向兩條輪廓線的坐標(biāo)差值； C、所述垂蕩值是指所述參比面各條切面輪廓線的瞬時(shí)測量值與整個(gè)參比面到激光器測距儀的平均值的差。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述修正水面波浪對內(nèi)河在航船舶三維尺度測量影響的方法修正水面波浪對內(nèi)河在航船舶三維尺度測量影響的方法，其特征在于所述第一步中獲得基準(zhǔn)水位是:測量沒有船舶通行時(shí)相對平靜的水面，獲得基準(zhǔn)水位。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述修正水面波浪對內(nèi)河在航船舶三維尺度測量影響的方法，其特征在于所述第一步中獲得基準(zhǔn)水位是:測量單位時(shí)間內(nèi)船舶通行時(shí)的水面，獲得一組水位，再對該組水位進(jìn)行加權(quán)平均得到基準(zhǔn)水位。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述修正水面波浪對內(nèi)河在航船舶三維尺度測量影響的方法，其特征在于所述第一步中獲得基準(zhǔn)水位是:測量固定預(yù)設(shè)在船舶通行區(qū)域內(nèi)具有與所述相對平靜的水面齊平的頂面的觀測井，獲取基準(zhǔn)水位。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述修正水面波浪對內(nèi)河在航船舶三維尺度測量影響的方法修正水面波浪對內(nèi)河在航船舶三維尺度測量影響的方法，其特征在于所述第三步中選取的參比面是: 將第二步中得到的切面輪廓線數(shù)據(jù)的角坐標(biāo)系坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的以船舶的以水平面為坐標(biāo)基準(zhǔn)面的直角坐標(biāo)系坐標(biāo)，對相鄰的切面輪廓線數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，其中沿船舶軸向呈等差序列分布的切 面輪廓線組成的平面就構(gòu)成了參比面。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種修正水面波浪對內(nèi)河在航船舶三維尺度測量影響的方法，屬于交通測量技術(shù)領(lǐng)域。該方法通過激光測距儀測得航道內(nèi)的基準(zhǔn)水位，根據(jù)基準(zhǔn)水位獲得基準(zhǔn)水平面；并通過激光測距儀對在航船舶進(jìn)行連續(xù)掃描，獲得連續(xù)多個(gè)船舶切面的輪廓線數(shù)據(jù)；分析船舶上特定部位的連續(xù)切面輪廓線數(shù)據(jù)，選取連續(xù)切面輪廓線構(gòu)成的外輪廓面中的一個(gè)平頂面作為參比面；將得到的參比面與基準(zhǔn)水平面進(jìn)行比較，得到參比面相對于基準(zhǔn)水平面的傾斜角度和高低差，從而獲得該船舶相對于基準(zhǔn)水位的垂蕩值、縱搖值和橫搖值。該方法可以對水面波浪影響在航船舶而引起的測量誤差進(jìn)行主動(dòng)修正。
文檔編號(hào)G01B11/24GK103090817SQ20121056101
公開日2013年5月8日 申請日期2012年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月21日
發(fā)明者豐瑋, 胡錚, 王迅 申請人:江蘇省交通運(yùn)輸廳航道局, 江蘇省無錫市航道管理處, 南京思創(chuàng)信息技術(shù)有限公司