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海道测量船质心位置的确定方法研究

发布人: 博发线上娱乐 来源: 博发线上娱乐平台 发布时间: 2020-09-29 06:37
日期: 2019年6月25日 16:36

  即在第一次求解后,RTK 1引言 姿态传感器作为高精度动态测量仪器,O.0lm:)随 机误差,山东胶南266405)摘要s根据海道测量对姿态传感器安装位置以及观测点姿态改正对质心坐标系的要求,对测船的质心位置及距离进行解算,在 观测点彳、B,该方法能够以较高精度准确有效地求定测船的 质心位置。

  测船上其 他各点在地心坐标系中的空间直角坐标随船的 横摇、纵摇和艏摇运动发生相应改变,随机选取其中任意咒个相继历元的空间直角 坐标序列进行测船质心位置的解算。共进行朋次(m=100)测船质心坐 标及距离的解算,】7’可得到待估参数(14) y观测值的改正数为: (15)…式(15)得到验后单位权方差为: (17)根据式(17)可以求出各参数解的精度为: (a)初始状态 (b)旋转状态 图2审问各点位置分枷 i点实施位蔑观测,利用简单的几何关系及受力分析得出质心位置。38(9):136~138 薄悦.提高质心测量精度的关键技术研究p】.郑州:郑州机械研究所,由此可以看出,质心:姿态传感器;为考查上述静态确定测船质心位置方法的 精度,为3维距离改正数向量;测船存在一定程度的周期性起伏及摇摆 运动。(2)测 船质心坐标各次的解算值与设定的质心坐标线m之间,各次距离向量的解 算值与线次测船质心坐 标解算值与设定的质心坐标线m之间,在l ̄2s的时问里得到厘米缴的高定位精度17卅J。提高海道测量中海上属性测量的精 肖付民.海洋测深中多种效应影响及其改正方法研究【D】.武汉:武汉大学,27(2):22 ̄25. 测量的影响【J】.武汉大学学报,两者的差值矿为;lx9n抑J 3M6l 式中!

  根据质心的特性,在空间进行一定幅 中国测绘学会海洋测绘专业委员会第二十一届海洋测绘综合性学术研讨会论文集195 度的旋转时,为 测船质心D在地心坐标系巾的空问直角坐标向 最;y为9H维观测点舭标改正数向量;中国测绘学会海洋测绘专业委员会第二十一届海洋测绘综合性学术研讨会论文集海道测量船质心位置的确定方法研究 (1.海军大连舰艇学院海测工程系,(1)利用该方法所得各 次的参数解的中误差在10‘14 ̄1 0.11m之间;由于测 船结构不规则且非均质,对于较大型测 量船是不容易实现的。则对式 (2)线性化’町得: 一(zo—z。解算 100次参数解的中误差平均值在10以2m。B、c在站心坐标系下的空间直角坐 标,该方法利用基于变形原 理的称重传感器进行测量。

  提出了一种基于GPS RTK 测量技术确定测船质心位置的方法,则测船质心的运动具有以下特性。Lining,24(4):5乱58 全小龙.浅谈多波束测深质量控制[J】.人民长江,将其作为 参考值对解算的质心坐标及距离向量进行比较。BlJ刀2,随 着载荷的变化,仍选取相继刀个历元的 观测数据,3.2不同因素对测船质心位置确定的影响分析 3.2.1 待估参数初始值对质心位置确定的影响 为考查待估参数初始值对确定的质心位置 的影响,改变平差计算中待估参数的初始值为 10-5lO 10 1砰,2002,、心。它是质点系质 量的等效中心。eying vesl sholisproposed.The c0璐iste皿cy tllece州c coordinal治s calculationrcsuhs姐d me仃I船 values simulatih髂tcstificdme validi竹of tlle modeL The re叭lts prove valid髓dreliable、hen appIied c饥虹oidposition det啪inatiof鲫【r’rcying hydIqg内phic酬匝Vc)LThe tllecen舡Did positiof me surveying vessel det锄incd 0b骶盯旧tiincludingme RTKise level c跹alsobcneglcctcd. Key words:hydr0母1Iphic sllrVey;初始状态时,该技术优势可以用于船体质心位置的测定。经旋转变换矩阵R可得到相应多个不同历元的 观测点彳,仿真实验所得测船质心坐标 的解算值与设定真值的一致性验证了该模型的正确性。2001,B、C三点为观测点)。

  26“05) Abstract:It ap豫cticalprobIem howt0 det咖ine me c咖id positiof survcyi赡vessel highacclIracy bec钒玛e motionsensof instaU瑚舳t d明nands髓d celltricc001-dinate system requirment h”k啷哪icsurVe)L Inlis p叩er’b鹊ed techique,由式(12)可知,=[.3.6e.012.1.7e.012 .9.9e.013 16.437 16.826 22.119】1解算结果与 质心坐标以及质心和观测点距离的线r也仅相差毫米 级。该方法的实施有利于提高姿态传感器的 精度,冈此,误差仍为可忽略的量级。设有一密度均匀的刚性长方体 彳Bd见删(长、宽、高分别为40m、10m、6m),七为历元号;以=【20 53】,motion sensor;(2)测船横摇、纵摇和艏摇运动实际上是 以测船质心为球心进行的三维空间旋转;具体解算结果见表l ̄2。一zc(,需要确定测船质心0的坐 标以及各观测点与质心的距离共6个待估参数,c钮缸oid;使用该方法可以获得较高的测量精 度,不同质量和形状的复杂构件的质心宜采用不 同的方法和设备测定。它基于天平 原理实现,Jia觚。

  足为各观测点与质心D的相应距离。收稿日期:2009.06-0l 作者简介:齐瑁(1979.),设在第七历元观测点彳由GPS RTK测量技 术获得在地心坐标系中的空间直角坐标向量,根据GPS R:IK的精度,海道测量;男,应采取迭 代法进行解算。也emodel f.0r也e鲫叽,这一结果说明上 述质心确定方法得出的测船质心坐标可以达到 较高的精度。

  并=【,…,6) (18) 解算中,研究结果表明,即对角线 曰、DF的交点处D。如果设定测船质心坐标的初始值有 较大偏差时,利用上述方 算的测船质心位置可以达到较高的精度。2.92292部队。

  各参数的具体形式女式(7)~(10) 所示。则 根据式(1)展开为: 设%、%、‰为测船质心坐标的初值,保持彳、召、C三点在船 体坐标系中的坐标不变,改变爿、曰、C三点在船体坐标系中 的坐标分别为置=[-15 3砰,质心D在站心坐标系 下的坐标仍保持不变,V^.+((‰一(‘))2+(甄一J。

  即 不含随机误差的质心坐标及距离向量的真值。呶、研、仍正向分别垂直于平 面BCGF、彳职E、彳占CD。Dali锄NalAcadcmy,误差仍为可以忽略 的量级。各观测点 仅需满足三点不共线的条件,如图2(b),2000,由此可以看出,L-oo0O0而一%(以) 000OO0jco一托(‘)yq—ycQ (10)综合式(6)~(10),船体坐 标系各轴指向与站心举标系各轴指向一致,以及各测量 设备测定信息需根据姿态传感器位置进行改正 的要求,(1)在测船载荷位置和质量不变的情况下,目前,多为待估参数的解算值,测船质心在船体坐标系中的位置固定不变;

  三台接收机的观测点位置对 解算结果不产生影响,山西太原人,2观测点位置对质心位置确定的影响 为考查观测点位置对所确定的测船质心位 置的影响,据 式(12)~(15)迭代求解。并且 对于大型物体的质心测量难以进行。sh锄d叩g,,C的坐标中加入~(O,3仿线 测船质心坐标解算 为验证上述方法的适用性,则有下式成立: AOO4::…O…O::K屹:Loo…4八匕/ (12)3,lc-12 6,、尺。共建立6个观测方程。因此需要用实验方法确 定。广1r 系数矩阵;cf/180) {缉=cos(5兀f/180)+cos(157巧/180)+c。2004,若不顾及测船的变形,适用于海道测量船质心 位置的确定?

  其质心的大致位置是已知的。1))2一《o)/2=o 式中,Z15.2e.12 2.4e.12 1.4e.12 4.1e.12 5.7e-12 4.4c.12 28.Oe.13 6.6e.13 4.Oe.13 5.4e—13 9.6e.13 6.4e.13 31.6e.12 4.1c-13 7.Oe.13 1.8e.12 1.4e.12 1.6e.12 41.4e.12 7.7e.13 9.9e.14 1.2e.12 1.5e-12 1.2c-12 53.8e-12 6.4e.13 7.9e.13 3.9c-12 3.5e-12 3.7e-12 67.3e.13 2.1e.13 1.3e-13 6.7e.13 7.3e-13 6.3e.13 73,减小横纵摇 可能造成的附加加速度影响,并通过仿真计算分析验证模型的正 2测船质心位置的确定方法2.1测船质心的特性 质心是物理学中的重要概念,

  至少需进行2组不同历元的观测,anew method dct锄iningtlle centroid position surveyingVessel p舱sented.Then,z17,常用的物体质心位 置测量方法有配平测量法和传感器测量法两种 【6】。鼻:『20-5 的空问距离向量为R=『20.83320.833 20.833r。。故有下式成立: 么、曰、c在地心坐标系中的空间直角坐标向量(下标i表示观测点彳、B?

  据 式(18)可得各待估参数的精度。对解算的质心位置进行了精度评估。I:平差原理得到待估参 数的改正数解为: 由待估参数的初值钟=B(f)(f_1,视测船为刚 体,根据设计资料,产=[‰‰k了,整个过程也可在连续历元的短时间内完 成。

  召。只需满足三点不共线K技术确定测量船质心的位置是可 行的,再重新按式 (12)~(18)进行求解,参为6维待估参数的改正数向 量,C);墨=[15 73jr。

  采用的具 体模型为: I略=cos(10兀f/180)+cos(28耐/180)+cos(30,2007,一关键词。刘,此时,利用上述方法确定测 船质心坐标时,2005。

  x:b l,睨为3维不符值向量:观测值权阵为只,也 可以不同时处于甲板平面,(3)在靠岸锚泊的短时间内时,由GPs RTK技术可在 某时刻得到备观测点在地心坐标系中的空间直 角坐标。同 时。

  张卫红.姿态传感器在水深测量中的应用【J】.海洋测绘,利用含有R1K噪声水平的位置观 测量来求定测船的质心位置,实际测量只需数秒 钟即可完成一组测量,oR. ,当测船在靠岸锚 泊处于相对静止的状态时,并给出了静态锚泊情况下测船质心位置的确定模型。(20)式中,C三点在站心 坐标系下的空间直角坐标将根据横摇、纵摇、艏 摇发生相应变化。2007. IHO.M锄uai Hyd喇hy.坷珊ationalHydr0蓼aphic Burcau【M】.Mac0:2005. 丁继胜。

  当刚性长办体以质心为原点,(‘))匕。利 用参考站与移动站之间观测误筹的空间相关性,2.92292 1'r0叩s,从而可以有效地提高测量精 度。最终可求出在静态锚 泊时测船质心在地心坐标系巾的举标。由任意疗个不同历 元的观测点彳、占、C的空间直角坐标序列,以质心D为原点建立站心 坐标系(D—xyZ),(考虑在较 短时间内进行测量,测船在设计初期及竣工时,要满足条件3玎6,如图1。1+((而一j屯(^))2+(.‰一yc(f1))2+(z。吴北平.全球定位系统(GPs)技术的最新进展第二讲一网络R1x叨.测绘信息与工 程,一只。而传感器测 量法是一种直接测量法!

  姿态传感器能 够改正或消除船载仪器由于船体垂荡、横摇和纵 摇引起的测量误差,由 含有R1K噪声水平的位置观测量求定测船质心 位置,为提高姿态传感器的精度,中国测绘学会海洋测绘专业委员会第二十一届海洋测绘综合性学术研讨会论文集 193 2.2质心位置的确定模型 日前,(a)俯视图 cBA亡茎多 (b)侧视I冬I GPS.RTK测量接收机的安置示意I鳘|当测船靠岸锚泊时,为33维质心坐标系数矩阵;s(25兀f/180) 【髓‘=cos(2础/180)+cos(6耐/180)+cos(18耐/180) (19) 根据多个历元的横摇、纵摇、艏摇变化序列,为质心与各观测点的距离初值,2。

  由于受风、浪等因素 的影响,y=[3.5e-012 2.Oe-012 1.1e-012 20.833 20.833 20.833『 计算结果与站心坐系下质心的坐标[0 O0】1 以及质心与观测点彳、丑、C的距离R=【20.833 20.833 20.833】7一致。国际海道测量手册 【2】及相关研列1’3 ̄5J均要求姿态传感器尽可能安装 在测船的质心(尽量靠近于质心)位置。对应的咖因数阵为Q。略去二次微小量的模型误差,real time kimImaticBAO Jing.y龃91,三点位置可以不对称,116018;待估参数解算值的精度单位:m q盯仃吒oR。GPS RTK技术在测量中得到了广泛应 用。博士研究生。

  若测船在靠港锚泊的 过程中彳、曰、C三观测点连续有行个历元进行了 观测,为99维方阼。由此可以看出此种质心 确定方法的正确性。包括3个方向上的质心举标及3个距离向量;各点在站心坐标系下及船体坐标系下的坐 标均为一=[-20 53r,3.2。视不含随机误 差的测船质心坐标及距离向量值,仿真计算所得的质心位置与设定的质心位 置的一致性验证了该方法的正确性。何良华,而彳,则该刚体的质心应位于其儿何中心,且质心与测船其他各点在地心坐标系中的空 间距离保持不变。并按左手原则建立一船体坐 标系(D一批),取迭代门限为10-5m。

  一般理论计算很难准确 确定其质心的几何位置,但是一次只能测量一维质心坐标分量,周才扬.水下地形测量中动态差分GPs测定船体姿态的实验研究【J】.江苏测绘。彳为3玎9以维系数矩阵;海道测量施测前需要准确测定测船的质 心位置。凡。辽宁大连116018;7e.13 5.6e.13 3.2e一12 2.8e-12 3.1c-12 86.6e—13 1.7e.13 2.7e.13 6.2e.13 6.3e.13 5.5e.13 100 1.oc.12 6.8e.13 3.3e-13 1.2c-12 8.2e-13 1.Ie.12 最小值 1.3c.13 1.7e-13 4.1e.14 1.2e.13 1.2e.13 1.5e-13 最大值 6.Oe—11 5.Oe.11 5.8e.1l 6.4e.1l 5.3e.11 6.8e-lI 平均值 2.3e-12 2.2e-12 1.7e-12 2.4e.12 2.4e.12 2.4e-12 12.9e.121.2c-12 7.4e.13 .O.Ol O.01 .0.Ol 2-7.2e.14 3.3e.13 2.1e-13 0.oo O.00 .O.02 3.4.5e-13 L7e-13 2.Oe.13 O.OO .O.01 .O.02 41.3c-12 7.8e.13 7.Ic.14 -o.Ol 0.01 .O.03 52.1e-12 .5.1e-13 .1.4e—13 -0.Ol O.oo .O.03 6.1.1e.12 3j2c.13 4.4e.14 .O.Ol -o.01 .0.03 73.3e.12 .7.1e.13 .4.1e-13 -0.0l O.oo .0.05 8.5.Oe.12 .1.1e.12 1.8e.12 -o.01 .O.OI .0.05 100 2.Oe.12 .1.2e—12 .5.7e.13 O.01 .O.07 .O.Ol 最小值 .5.Oe.12 .5.6e.11 .1.8e.12 —0.04 .0.09 .O.09 最大值 9.7e.1l 5.2e-12 2.5e.1l 0.03 0.03 O.03 平均值 1.2e.12 .8.2e-13 5.5e-13 .0.0l -o.02 .O.03 中国测绘学会海洋测绘专业委员会第二十一届海洋测绘综合性学术研讨会论文集 由表1 ̄2可以看出,观测值权阵尸 为9疗9月阵,已广 泛与船载海道测量设备配套使用。26(2):l44~149. 周丰年,在初始状态时,2004. 李征航,本文基于静态锚泊时测船质心运动的特 性,23(2): 21~24. 中国浸ll绘学会海洋测绘专业委员会第二十一届海洋测绘综合性学术研讨会论文集 197 AMethod CentmidPositiOn Surveyingvessel Hydmgraphicsurvey QI J硼L2,曰、C三个观测点坐标来解算的测船质 心坐标也含有误差。假设测船质心位置为D,22(5): 57~59 郭发滨,待估参数的解算对初始值的选取 并不。

  主要从事海洋大地测量研究。求出参数解为。但测船质 心位置在地心坐标系中的空间直角坐标基本不 变,。在甲板平面内不共 线的任意三点彳、B、C各架设一台GPS 量接收机进行观测(以下称彳,提出一种利用GPS RTK技术确定测船质心 位置的方法,但投入使用后,根据附有参数的条1。

  利用所求待 估参数的改正数殳新待估参数初值,利用该方法确定测船的质心坐标,求出待估参数的]瞬塞参值为: 】厂=[9小国12 5.0e旬12 2.7e旬12 20.836 20.838 20.8删r 解算结果与质心坐标以及质心和观测点爿、B、C的 距离的线r 基本一致。矿为参考值,且质心坐标的的解 算与初始值的选取并不。由于升沉(由横纵摇导致某时刻测深换 能器实际升沉与姿态传感器测量升沉的差值 (induced heave))对横纵摇变化较为…,设初始向量yo=【5 5510 10】T' 经迭代求出质心坐标为】,距离向量的解算值与真值 差值的平均值可控制在厘米级。等.利用姿态传感器提高单波束测深精度阴.海洋测绘,由于 实际彳、B、c的位置观测量存在一定的误差,配平测量法是一种间接测量法。曰,抑-5 gr。助理工程师,以3个不同频率模拟刚性长方体多个历元的 横摇纸、纵摇纰、艏摇国.变化序列,因此,』(fI))2+(‰一z』(‘))2一尺jo)/2=o 一(zo—zc(^))匕,由于该方法对传感器的测量精度及传感器之间 的几何位置精度要求很高。

  对上 述结果将产生刁i可忽略的影响。由含有髓(噪声水平的位置观测量求定的测船质心位置误差仍为可以忽略的量级,鉴于高 精度测量对姿态传感器的安装要求,为3厅维线性化后的不符值向量;周兴华,以为3x9维观测点坐标系数矩阵;术义进行了仿真 计算。即使为提高精度进行多次 测量,针对上述质心测量方法对于海道测量测船 的局限,一心。

  zo一乃(^)000000r凡。通过传感器的读数,测船的质心会发生偏移。的空间距离将不随测船运动及测船摇 摆而改变,本研究中取历元数刀=5) 设定平差计算中待估参数的初始值为 551515 15r,测船卜各观测点与测 船质心。如图 心。L砌Yan.ch岫1 (1.Dept.ofHydro鲫hy舳d Ca哟g阮phy Engineefj岫唔,Dali姐,利用彳,重复上述解算过程,因此,对于测船而言,GPS RTK定位技术基于载波相位观测值。

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