CN107063201A - 自带校准系统的一体化精密测深安装装置及其系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种自带校准系统的一体化精密测深安装装置，因为安装杆的两端分别用于安装天线和测深仪，第一校准构件安装在安装杆或与安装杆平行的构件上，第二安装平台可调节地安装在第一安装平台上，第二校准构件和姿态传感器安装在第二安装平台上，校准时，安装杆根据第一校准构件调整，第二安装平台根据第二校准构件调整，两个校准构件同时校准后，安装杆不垂直所引起的测量误差就能够通过姿态传感器测量并消除；第一安装平台可调节地安装在安装杆上，能够调节姿态传感器与测船之间的距离，因此本发明测量精度和可靠度高、方便校准姿态传感器和测深仪探头之间相对角度，安装和拆卸方便、且能够一体化安装。

Description

自带校准系统的一体化精密测深安装装置及其系统

技术领域

本发明属于测深技术领域，具体涉及一种自带校准系统的一体化精密测深安装装置及其系统。

背景技术

目前，一般的测深方式多采用水位站进行高程控制，测深则和定位同步进行。这种作业模式存在以下缺陷：

(1)水位站位置的水面情况无法完全代表整个测区的情况，即使布设多个水位站，水位改正模型也可能与实际情况存在较大的误差。

(2)在测区面积大、特别是长距离的带状水面时，需要布设较多的水位站，无论是人工观测，还是布设仪器，均需要耗费大量的人力。

(3)测高和测深不同步，制约了测深精度的提高。

而采用GNSS设备、姿态传感器和精密测深仪进行一体化精密水深测量能有效提高测深精度，提升工作效率。但是，在其实施过程中一般存在以下问题：

(1)采用光纤罗经，虽然能有效克服铁质船体对艏向测量的影响，但是光纤罗经体积较大，很难与测深安装杆一体化安装。

(2)电子罗盘体积小巧，能以较高的精度测定旋转姿态，但是艏向测量精度易受铁制船体和测深杆的影响，造成艏向测量精度大大降低。

(3)在一体化测深作业中，无论是采用光纤罗经，还是电子罗盘，都存在传感器安装姿态校准的难题，目前没有很好的办法解决这个难题。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种测量精度和可靠度高、方便校准姿态传感器和测深仪探头之间相对角度，安装和拆卸方便、且能够一体化安装的自带校准系统的一体化精密测深安装装置及其系统。

本发明提供了一种自带校准系统的一体化精密测深安装装置，其特征在于，包括：安装杆，两端分别用于安装天线和测深仪；第一校准构件，安装在安装杆上或与安装杆平行的构件上，用于检测安装杆是否垂直；姿态传感器安装单元，包括：可调节且可拆卸地安装在安装杆上的第一安装平台、可调节地安装在安装平台上的第二安装平台、安装在第二安装平台上用于检测第二安装平台的表面是否与水平面平行的第二校准构件。

进一步，在本发明提供的自带校准系统的一体化精密测深安装装置中，还可以具有这样的特征：其中，第二安装平台通过三个脚螺旋安装在第一安转平台上，通过调整三个脚螺旋来调整第二安装平台的角度。

进一步，在本发明提供的自带校准系统的一体化精密测深安装装置中，还可以具有这样的特征：其中，第一校准构件、第二校准构件均为水准气泡，安装杆垂直于第一校准构件的平面，第二校准构件的平面与第二安装平台平行。

进一步，在本发明提供的自带校准系统的一体化精密测深安装装置中，还可以具有这样的特征：其中，安装杆上设置有固定构件，用于将安装杆固定在测船上。

进一步，在本发明提供的自带校准系统的一体化精密测深安装装置中，还可以具有这样的特征：其中，安装杆的一端安装有安装支架，安装支架用于将天线安装在安装杆的一端。

进一步，在本发明提供的自带校准系统的一体化精密测深安装装置中，还可以具有这样的特征：其中，安装杆、第一安装平台、第二安装平台、脚螺旋、固定环和安装支架均为不锈钢材料制成。

进一步，在本发明提供的自带校准系统的一体化精密测深安装装置中，还可以具有这样的特征：其中，安装杆的一端的外面设置有一段外螺纹，第一安装平台设置有与外螺纹相匹配的内螺纹，第一安装平台与安装杆螺纹连接。

本发明还提供了一种自带校准系统的一体化精密测深系统，其特征在于,包括：权利要求1至7中任一权利要求所述自带校准系统的一体化精密测深安装装置；天线，安装在所述自带校准系统的一体化精密测深安装装置的所述安装杆的一端；姿态传感器，安装在所述自带校准系统的一体化精密测深安装装置的所述第二安装平台上；测深仪，安装在所述自带校准系统的一体化精密测深安装装置的所述安装杆的另一端；以及基准站，用于采集所述测深仪测量的水深数据、姿态传感器测量的姿态测量数据和航向测量数据、天线所定位的定位数据，并进行处理。

进一步，在本发明提供的自带校准系统的一体化精密测深系统中，还可以具有这样的特征：其中，天线为GNSS天线。

进一步，在本发明提供的自带校准系统的一体化精密测深系统中，还可以具有这样的特征：其中，姿态传感器为电子罗盘。

本发明具有如下优点：

根据本发明所涉及的自带校准系统的一体化精密测深安装装置，因为安装杆的两端分别用来安装天线和测深仪，测深仪和天线之间的距离为固定的，仅需测量一次即可，避免多次测量引入误差；第一校准构件安装在安装杆上，第二安装平台可调节地安装在第一安装平台上，第二校准构件和姿态传感器安装在第二安装平台上，校准时，安装杆根据第一校准构件进行调整，保证安装杆处于垂直状态，第二安装平台根据第二校准构件进行调整，使得第二安装平台与水平面平行，两个校准构件同时校准后，当安装杆安装在测船上时，安装杆不垂直所引起的测量误差就能够通过姿态传感器测量并消除；第一安装平台可调节地安装在安装杆上，当安装杆安装在测船上时能够调节姿态传感器与测船之间的距离，从而避免测船影响姿态传感器，因此本发明的自带校准系统的一体化精密测深安装装置测量精度和可靠度高、方便校准姿态传感器和测深仪探头之间相对角度，安装和拆卸方便、且能够一体化安装。

本发明所涉及的自带校准系统的一体化精密测深系统，天线、测深仪和姿态传感器均安装在自带校准系统的一体化精密测深安装装置的相应位置，因此具有测量精度和可靠度高、方便校准姿态传感器和测深仪探头之间相对角度，安装和拆卸方便、且能够一体化安装的优点。

附图说明

图1是本发明的实施例中自带校准系统的一体化精密测深安装装置的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下实施例结合附图对本发明的自带校准系统的一体化精密测深安装装置及其系统作具体阐述。

<结构一>

如图1所示，自带校准系统的一体化精密测深安装装置100包含：安装杆10、第一校准构件20和姿态传感器安装单元30。第一校准构件20安装在安装杆10上或与安装杆10平行的构件上，当安装杆10垂直放置时，用于检测安装杆10是否垂直。姿态传感器安装单元30可调节地安装在安装杆10上。

安装杆10的一端安装天线51，以图1的方向看，该端为安装杆10的上端；另一端安装测深仪40，以图1的方向看，该端为安装杆10的下端。因此，天线51和测深仪40之间的距离是固定的，仅需测量一次即可，避免多次测量引入误差。

在本实施例中，天线51是通过安装支架52安装在安装杆10的上端，安装支架52与安装杆10螺纹连接，当然也可以为其它连接方式，只要将安装支架52固定在安装杆10的一端即可。

在本实施例中，安装杆10上设置有固定构件12，固定构件12为固定在安装杆10上的固定环，用于将安装杆10固定在测船上。

第一校准构件20为水准气泡，安装杆10与水准气泡的平面垂直。第一校准构件20的安装只需使得安装杆10与水准气泡的平面垂直即可，并非一定要安装在安装杆10上。在本实施例中，安装支架52安装在安装杆10后，安装支架52的轴线与安装杆10的轴线重合，第一校准构件20安装在安装支架52上。

姿态传感器安装单元30包含：第一安装平台31、第二安装平台32、第二校准构件33。

第一安装平台31可调节地安装在安装杆10上。在本实施例中，安装杆10的一端设置有一段外螺纹11，安装平台31上设置有与外螺纹11相匹配的内螺纹，第一安装平台31与安装杆10螺纹连接。安装平台31能够在安装杆10上的外螺纹段移动，调节第一安装平台31在安装杆10上的位置，从而调节了姿态传感器与船体的距离，能够有效减弱铁质船体对姿态传感器的干扰。具体的，外螺纹11的长度为1米，第一安装平台31在安装杆10上的调节空间为1米。当然，外螺纹11的长度也可以为其它长度，具体根据实际情况确定。

第二安装平台32可调节的安装在第二安装平台32上，第二安装平台32上用于安装姿态传感器。在本实施例中，第二安装平台32通过三个脚螺旋34安装在第一安转平台31上，通过调整三个脚螺旋34来调整第二安装平台32的角度，从而调整第二安装平台32的平面使得其与水平面平行。

第二校准构件33安装在第二安装平台32上，用于检测第二安装平台32的表面是否与水平面平行。在本实施例中，第二校准构件33为水准气泡，水准气泡的平面与第二安装平台32的平面平行。

安装杆10、第一安装平台31、第二安装平台32、脚螺旋34、固定环12和安装支架52均为不锈钢材料制成，其中，安装杆10为不锈钢钢管，采用不锈钢材料用于减小或消除铁制材料对姿态传感器的影响。

校准时，使得第一校准构件20和第二校准构件33的水泡均同时处于水平位置即可。校准后，姿态传感器测量出的姿态数字与测深仪探头的姿态一致，安装杆不垂直所引起的测量误差能够通过姿态传感器测量并消除。

<结构二>

如图1所示，自带校准系统的一体化精密测深系统包含：结构一中的自带校准系统的一体化精密测深安装装置100、天线51、姿态传感器(图中未显示)、测深仪40和基准站(图中未显示)。

天线51安装在安装杆10的上端，用于对自带校准系统的一体化精密测深安装装置100进行RTK定位(实时动态定位)和高程测量。姿态传感器安装在第二安装平台32上，用于测量航向数据和姿态数据。测深仪安装在安装杆10的下端，用于测量水深。基准站用于采集所述测深仪测量的水深数据、姿态传感器测量的姿态测量数据和航向测量数据、天线所定位的定位数据，并进行处理。

在本实施例中，天线51通过安装支架52安装在安装杆10的上端，天线51为GNSS天线，并采用TRIMBLE R10型GNSS设备进行RTK定位和高程测量。姿态传感器为电子罗盘，优选Honeywell的HMR3000三轴数字罗盘。测深仪40为HY1600型精密测深仪。

使用时，在陆地上进行安装和校准，首先对自带校准系统的一体化精密测深安装装置100进行安装，将测深仪40安装在安装杆10的下端，将姿态传感器安装单元30安装到安装杆10上，将安装支架52安装在安装杆10的上端，天线安转在安装支架52上。测量并记录测深仪40的探头零点位置与安装支架52上天线51的安装位置之间的距离，即测深仪40的探头零点与天线51之间的距离。由于该两点之间的距离是固定的，因此，仅需测量一次即可，避免每次测量出现误差，能够提高测深的精度。

然后，对安装完的装置进行校准，让安装完的安装杆10大致保持垂直的状态，先调整安装杆10，使得第一校准构件20的气泡位于水平位置，让安装杆保持此垂直状态；然后，调节三个脚螺旋34使得第二校准构件33的气泡位于水平位置，校准完毕。然后，将自带校准系统的一体化精密测深安装装置100通过固定环12固定在测船上，使得安装杆10大致垂直于水面即可，将GNSS天线安装在安装支架52上，将姿态传感器安装在第二安装平台32。然后，开始进行测量，基准站采集GNSS、测深仪40、姿态传感器测量的定位数据、水深数据、姿态测量数据、航向测量数据，并用hypack软件将这些数据进行融合处理，经过声速改正后得到水下测点的高程。

上述实施方式为本发明的优选案例，并不用来限制本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种自带校准系统的一体化精密测深安装装置，其特征在于，包括：

安装杆，两端分别用于安装天线和测深仪；

第一校准构件，安装在所述安装杆上或与所述安装杆平行的构件上，用于检测所述安装杆是否垂直；

姿态传感器安装单元，包括：可调节且可拆卸地安装在所述安装杆上的第一安装平台、可调节地安装在所述安装平台上的第二安装平台、安装在所述第二安装平台上用于检测所述第二安装平台的表面是否与水平面平行的第二校准构件。

2.根据权利要求1所述的自带校准系统的一体化精密测深装置，其特征在于：

所述第二安装平台通过三个脚螺旋安装在所述第一安转平台上，通过调整三个所述脚螺旋来调整所述第二安装平台的角度。

3.根据权利要求1所述的自带校准系统的一体化精密测深安装装置，其特征在于：

所述第一校准构件、所述第二校准构件均为水准气泡，所述安装杆垂直于所述第一校准构件的平面，所述第二校准构件的平面与所述第二安装平台平行。

4.根据权利要求1所述的自带校准系统的一体化精密测深装置，其特征在于：

所述安装杆上设置有固定构件，用于将所述安装杆固定在测船上。

5.根据权利要求1所述的自带校准系统的一体化精密测深安装装置，其特征在于：

所述安装杆的一端安装有安装支架，所述安装支架用于将所述天线安装在所述安装杆的一端。

6.根据权利要求1所述的自带校准系统的一体化精密测深安装装置，其特征在于：

所述安装杆、第一安装平台、第二安装平台、脚螺旋、固定环和安装支架均为不锈钢材料制成。

7.根据权利要求1所述的自带校准系统的一体化精密测深安装装置，其特征在于：

所述安装杆的一端的外面设置有一段外螺纹，所述第一安装平台设置有与所述外螺纹相匹配的内螺纹，所述第一安装平台与所述安装杆螺纹连接。

8.一种自带校准系统的一体化精密测深系统，其特征在于，包括：

权利要求1至7中任一权利要求所述自带校准系统的一体化精密测深安装装置；

天线，安装在所述自带校准系统的一体化精密测深安装装置的所述安装杆的一端；

姿态传感器，安装在所述自带校准系统的一体化精密测深安装装置的所述第二安装平台上；

测深仪，安装在所述自带校准系统的一体化精密测深安装装置的所述安装杆的另一端；以及

基准站，用于采集所述测深仪测量的水深数据、姿态传感器测量的姿态测量数据和航向测量数据、天线所定位的定位数据，并进行处理。

9.根据权利要求1所述的自带校准系统的一体化精密测深安装装置，其特征在于：

所述天线为GNSS天线。

10.根据权利要求1所述的自带校准系统的一体化精密测深安装装置，其特征在于：

所述姿态传感器为电子罗盘。