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专利号: 2015108228256
申请人: 山东科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2023-12-04
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种船载水上水下一体化测量系统野外实时校准方法,采用船载水岸线一体化测量系统,其近岸水上部分包括激光扫描仪和惯性导航系统,水下部分包括多波束测深仪,水上部分与水下部分通过一个平台支架固连;其中的激光扫描仪用于测量近岸水上地形数据,多波束测深仪用于测量水下地形数据,惯性导航系统用于为激光扫描仪和多波束测深仪提供定位信息、时间信息、姿态信息和航向信息;

其特征在于:所述的船载水上水下一体化测量系统野外实时校准方法,按照如下步骤进行:步骤1:将六个圆球作为一组按一定顺序串联起来并放置在水中作为检校目标物,确保串联圆球中上方三个圆球处在水面以上并呈上、中、下按一定间距分布状态,下方三个圆球处在水面以下并呈上、中、下分布状态,并在六个圆球的最上方的圆球中心建立ENU坐标系,并使选取的检校目标物的圆球中心连线与ENU坐标系的Z轴保持平行;

步骤2:选取两组或两组以上六个串联的圆球竖直放置在水中不同位置;

步骤3:行驶测量船位于检校目标物的一侧,使船行进时惯性导航系统坐标系与建立的ENU坐标系轴向保持一致,通过激光扫描仪和多波束测深仪同时进行信息采集,针对检校目标物获取水上、水下测量点数据,分别提取放置在水中的几组串联圆球的测量点信息;

步骤4:计算多波束测深仪坐标系相对于惯性导航系统坐标系在横摇、纵摇和艏摇方向的角度偏转量的修正值;

步骤5:在完成以上步骤基础上,通过多波束测深仪测量数据拟合获得的球心坐标与通过激光扫描仪测量数据推算获得的球心坐标,求取多波束测深仪坐标系相对于惯性导航系统坐标系三个坐标轴距离偏移量的修正值。

2.根据权利要求1所述的船载水上水下一体化测量系统野外实时校准方法,其特征在于:在步骤4中,具体包括步骤4.1:对船载一体化测量系统进行整体粗标定,获取激光扫描仪坐标系以及多波束测深仪坐标系相对于惯性导航系统坐标系的偏移量和旋转角;

步骤4.2:对激光扫描仪进行精检校,获得激光扫描仪的精检校参数;

步骤4.3:以获得的激光扫描仪的精检校参数为基础,以粗标定获得的多波束测深仪坐标系相对于惯性导航系统坐标系的偏移量和旋转角作为初始值,利用检校目标物的圆球球心在同一直线上,通过激光扫描仪测量数据拟合出水面以上三个圆球的球心坐标,并推算出水面以下三个圆球的球心坐标,通过多波束测深仪测量数据拟合出水面以下三个圆球球心坐标;

步骤4.4:根据步骤4.3中求得的水上三个圆球球心坐标和水下三个圆球球心坐标,拟合出在ENU坐标系下分别在XOY平面、YOZ平面以及XOZ平面的投影直线;

步骤4.5:分别在三个平面中利用激光扫描仪测量数据和多波束测深仪测量数据拟合的投影直线求解多波束测量数据相对于激光扫描仪数据在三个平面内的夹角;

步骤4.6:获取多波束测深仪坐标系相对于惯性导航系统坐标系在横摇、纵摇和艏摇方向的角度偏转量的修正值。

3.根据权利要求1所述的船载水上水下一体化测量系统野外实时校准方法,其特征在于:在步骤5中,具体包括步骤5.1:将通过多波束测深仪测量数据拟合获得的水面以下三个圆球的球心坐标与通过激光扫描仪测量数据推算获得的水面以下三个圆球的球心坐标分别做差获得三组差值,三组差值即为多波束测深仪测量数据相对于激光扫描仪测量数据在ENU坐标系的X轴、Y轴、Z轴三个方向的平移值;

步骤5.2:对步骤5.1中的三组平移值求平均值;

步骤5.3:求取多波束测深仪坐标系相对于惯性导航系统坐标系三个坐标轴距离偏移量的修正值。