CN111678451A - 运载体的变形测量方法、装置以及存储介质 - Google Patents

运载体的变形测量方法、装置以及存储介质 Download PDF

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CN111678451A CN202010415046.5A CN202010415046A CN111678451A CN 111678451 A CN111678451 A CN 111678451A CN 202010415046 A CN202010415046 A CN 202010415046A CN 111678451 A CN111678451 A CN 111678451A
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Abstract

本申请公开了一种运载体的变形测量方法、装置以及存储介质。其中运载体的变形测量方法，包括：在运载体上确定多个参照物，其中每个参照物设置有至少一个测量面(S)；确定与参照物的测量面(S)的姿态相关的第一姿态测量信息；根据第一姿态测量信息确定多个参照物的参照物姿态信息；以及根据多个参照物的参照物姿态信息，确定运载体的变形信息。

Description

运载体的变形测量方法、装置以及存储介质
技术领域
本申请涉及运载体变形测量技术领域，特别是涉及一种运载体的变形测量 方法、装置以及存储介质。
背景技术
在船舶领域，船体变形是一个不容忽视而且必须解决的问题。目前现有的 船体变形测量方法是通过惯导对船体测量点进行姿态测量，然后根据测量出的 两点之间的姿态角度差，确定船体是否变形。惯导对物体的姿态进行测量的方 式为接触式姿态测量，例如惯导放置在被测物体上，用以测量被测物体的姿态。 然而，在实际的应用场景中，会存在无法直接将陀螺仪放置在被测物体上的情 况。因此，需要一种非接触式姿态测量方式，使得在不与被测物体接触的情况 下，确定与被测物体相关的姿态信息。并且惯导设备在测量姿态信息的情况下， 如果运载体的姿态变化的幅度比较小，惯导的测量结果存在很大的误差。相对 地，运载体(例如船体)所能承受的变形所带来的姿态变化的幅度相对于惯导 的测量精度而言仍然还是太小。因此，该惯导设备测量出来的运载体的姿态信 息存在误差，很难用于准确地评估船体的变形。
针对现有技术中存在的在不与被测物体接触的情况下，如何获取与被测物 体的姿态相关的测量信息，并且在获取到与被测物体的姿态相关的测量信息的 情况下，如何确定被测物体的姿态信息，并且惯导设备在测量姿态信息的情况 下，如果运载体的姿态变化的幅度比较小，惯导的测量结果存在很大的误差， 相对地，运载体(例如船体)所能承受的变形所带来的姿态变化的幅度相对于 惯导的测量精度而言仍然还是太小，从而该惯导设备测量出来的运载体的姿态 信息存在误差，很难用于准确地评估船体的变形的技术问题，目前尚未提出有 效的解决方案。
发明内容
本公开提供了一种运载体的变形测量方法、装置以及存储介质，以至少解 决现有技术中存在的在不与被测物体接触的情况下，如何获取与被测物体的姿 态相关的测量信息，以及在获取到与被测物体的姿态相关的测量信息的情况下， 如何确定被测物体的姿态信息，并且惯导设备在测量姿态信息的情况下，如果 运载体的姿态变化的幅度比较小，惯导的测量结果存在很大的误差，相对地， 运载体(例如船体)所能承受的变形所带来的姿态变化的幅度相对于惯导的测 量精度而言仍然还是太小，从而该惯导设备测量出来的运载体的姿态信息存在 误差，很难用于准确地评估船体的变形的技术问题。
根据本申请的一个方面，提供了一种运载体的变形测量方法，包括：在运 载体上确定多个参照物，其中每个参照物设置有至少一个测量面；确定与参照 物的测量面的姿态相关的第一姿态测量信息；根据第一姿态测量信息确定多个 参照物的参照物姿态信息；以及根据多个参照物的参照物姿态信息，确定运载 体的变形信息。
根据本公开实施例的另一个方面，还提供了一种存储介质，存储介质包括 存储的程序，其中，在程序运行时由处理器执行以上任意一项的方法。
根据本公开实施例的另一个方面，还提供了一种运载体变形测量装置，包 括：处理器；以及存储器，与处理器连接，用于为处理器提供处理以下处理步 骤的指令：在运载体上确定多个参照物，其中每个参照物设置有至少一个测量 面；确定与参照物的测量面的姿态相关的第一姿态测量信息；根据第一姿态测 量信息确定多个参照物的参照物姿态信息；以及根据多个参照物的参照物姿态 信息，确定运载体的变形信息。
从而根据本申请实施例提供的技术方案，首先在运载体(船体)上确定多 个参照物，其中每个参照物设置有至少一个测量面。通过非接触姿态测量设备 对测量面进行姿态测量。从而确定与参照物的测量面的姿态相关的第一姿态测 量信息。然后计算设备可以根据第一姿态测量信息确定多个参照物的参照物姿 态信息。并且计算设备可以根据多个参照物的参照物姿态信息，确定运载体的 变形信息。从而达到了在不与被测物体接触的情况下，就可以对测量面进行姿 态测量，确定参照物的姿态信息的技术效果。并且通过驱动装置与光学准直装 置和姿态测量装置连接，驱动光学准直装置和姿态测量装置相对于运载体进行 姿态变换。达到姿态测量装置在大幅度的运动下进行姿态测量的技术效果，使 得测量的结果更为准确。进而解决了现有技术中存在的在不与被测物体接触的 情况下，如何获取与被测物体的姿态相关的测量信息，以及在获取到与被测物 体的姿态相关的测量信息的情况下，如何确定被测物体的姿态信息，并且惯导 设备在测量姿态信息的情况下，如果运载体的姿态变化的幅度比较小，惯导的 测量结果存在很大的误差，相对地，运载体(例如船体)所能承受的变形所带 来的姿态变化的幅度相对于惯导的测量精度而言仍然还是太小，从而该惯导设 备测量出来的运载体的姿态信息存在误差，很难用于准确地评估船体的变形的 技术问题。
根据下文结合附图对本申请的具体实施例的详细描述，本领域技术人员将 会更加明了本申请的上述以及其他目的、优点和特征。
附图说明
后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本申请的一些具体实 施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人 员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：
图1是根据本申请实施例1第一个方面所述的运载体的变形测量方法的流 程示意图；
图2是根据本申请实施例1第一个方面所述的运载体参照物的示意图；
图3A是根据本申请实施例1的第一个方面所述的非接触姿态测量设备的 示意图；
图3B是根据本申请实施例1的第一个方面所述的光学准直装置在朝向测 量面S时的载体坐标系与地理坐标系之间的欧拉角的示意图；
图3C是同时使用光学准直装置和第二光学准直装置对被测物体进行姿态 测量的示意图；
图3D根据本实施例1所述的第二光学准直装置朝向第二测量面S2时的载 体坐标系与地理坐标系之间的欧拉角示意图；
图4A是图1所示的非接触姿态测量系统的光学准直装置的示意性内剖图；
图4B是根据本申请实施例的光学准直装置的光学系统的结构示意图；
图5A是根据本申请实施例所示的第一分划板和第二分划板共同投影在成 像面上形成的检测图像的一个示意图；
图5B是根据本申请实施例所示的第一分划板和第二分划板共同投影在成 像面上形成的检测图像的又一个示意图；
图6是图1所示的姿态测量装置的示意性内剖图；以及
图7是根据本公开实施例2的所述的运载体姿态测量装置的示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征 可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本公开。
为了使本技术领域的人员更好地理解本公开方案，下面将结合本公开实施 例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所 描述的实施例仅仅是本公开一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本公 开中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所 有其他实施例，都应当属于本公开保护的范围。
需要说明的是，本公开的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、 “第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。 应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，以便这里描述的本公开的实 施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不 排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设 备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对 于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图 限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确 指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说 明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器 件、组件和/或它们的组合。
此外，本说明书中涉及到的术语解释如下：
地理坐标系(简称t系)：原点在被测对象的重心，xt轴指向东，yt轴指北， zt轴沿垂线指向天，通常称东北天坐标系。对于地理坐标系还有不同的取法， 如北西天、北东地等。坐标系指向不同仅仅影响某一矢量在坐标系中求取投影 分量的正负号不同而已，而不影响研究被测对象导航基本原理的阐述和导航参 数计算结果的正确性。
载体坐标系(简称b系)：载体坐标系是固连在被测对象上的，其原点在 被测对象的重心，xb轴指向被测对象纵轴向前，yb轴指向被测对象右方，zb轴 垂直Oxbyb平面向上。
实施例1
图1是根据本申请实施例第一个方面所述的运载体的变形测量方法的示意 图，参考图1所示，提供了一种运载体的变形测量方法，包括：
S102：在运载体上确定多个参照物，其中每个参照物设置有至少一个测量 面S；
S104：确定与参照物的测量面S的姿态相关的第一姿态测量信息；
S106：根据第一姿态测量信息确定多个参照物的参照物姿态信息；以及
S108：根据多个参照物的参照物姿态信息，确定运载体的变形信息。
具体地，参考图1和图2所示，在对运载体(船体)进行变形测量的情况 下，首先在运载体上确定多个参照物，其中每个参照物设置有至少一个测量面 S(S102)。其中至少在运载体上设置两个参照物。并且可以在每个参照物设 置一个或者两个测量面S，从而通过测量面S对参照物进行姿态测量。
进一步地，确定与参照物的测量面S的姿态相关的第一姿态测量信息 (S104)。其中可以利用非接触姿态测量设备对测量面进行姿态测量，得出第 一姿态测量信息。
进一步地，根据第一姿态测量信息确定多个参照物的参照物姿态信息 (S106)。其中，参照图3A所示，计算设备30可以根据对测量面S进行姿态 测量得出的第一姿态测量信息，计算出参照物的参照物姿态信息。
进一步地，计算设备30根据多个参照物的参照物姿态信息，确定运载体的 变形信息(S108)。其中变形信息包括运载体变形和运载体未变形。
正如背景技术中所述的，目前现有的船体变形测量方法是通过惯导对船体 测量点进行姿态测量，然后根据测量出的两点之间的姿态角度差，确定船体是 否变形。惯导对物体的姿态进行测量的方式为接触式姿态测量，例如惯导放置 在被测物体上，用以测量被测物体的姿态。然而，在实际的应用场景中，会存 在无法直接将陀螺仪放置在被测物体上的情况。因此，需要一种非接触式姿态 测量方式，使得在不与被测物体接触的情况下，确定与被测物体相关的姿态信 息。
有鉴于此，根据本实施例提供的技术方案，首先在运载体(船体)上确定 多个参照物，其中每个参照物设置有至少一个测量面。通过非接触姿态测量设 备对测量面进行姿态测量。从而确定与参照物的测量面的姿态相关的第一姿态 测量信息。然后计算设备可以根据第一姿态测量信息确定多个参照物的参照物 姿态信息。并且计算设备可以根据多个参照物的参照物姿态信息，确定运载体 的变形信息。从而达到了在不与被测物体接触的情况下，就可以对测量面进行 姿态测量，确定参照物的姿态信息的技术效果。进而解决了现有技术中存在的 在不与被测物体接触的情况下，如何获取与被测物体的姿态相关的测量信息， 并且在获取到与被测物体的姿态相关的测量信息的情况下，如何确定被测物体 的姿态信息的技术问题。
此外，如果在运动过程中对运载体进行变形测量，那么需要多个非接触姿 态测量设备对多个参照物同时进行测量，从而确定运载体的变形信息。
可选地，确定与参照物的测量面S的姿态相关的第一姿态测量信息的操作， 包括：利用光学准直装置10测量光学准直装置10与参照物的测量面之间的角 度偏差信息作为第一姿态测量信息的至少一部分信息，角度偏差信息用于指示 光学准直装置10的轴线与参照物的测量面法线之间的角度偏差；以及利用与光 学准直装置10连接的姿态测量装置20测量光学准直装置10的第二姿态测量信 息作为第一姿态测量信息的至少一部分信息。
具体地，参考3A所示，首先可以利用光学准直装置10测量光学准直装置 10与参照物的测量面S之间的角度偏差信息作为第一姿态测量信息的至少一部 分信息，角度偏差信息用于指示光学准直装置10的轴线与参照物的测量面法线 之间的角度偏差。然后利用与光学准直装置10连接的姿态测量装置20测量光 学准直装置10的第二姿态测量信息作为第一姿态测量信息的至少一部分信息。 从而通过非接触测量设备可以获取参照物的测量面相关的第一姿态测量信息。
可选地，根据第一姿态测量信息确定多个参照物的参照物姿态信息的操作， 包括：从多个参照物中选择待确定的姿态信息的参照物；根据光学准直装置10 与所选择的参照物的测量面S对应的角度偏差信息以及第二姿态测量信息，确 定所选择的参照物的测量面S的测量面姿态信息；以及根据测量面姿态信息， 确定所选择的参照物的参照物姿态信息。
具体地，参考图2以及图3A所示，例如可以从多个参照物中选取一个参 照物作为所选择的参照物，然后可以根据光学准直装置10与所选择的参照物的 测量面的角度偏差测量和第二姿态测量信息，就可以确定所选择的参照物的测 量面S的测量面姿态信息。因为测量面S设置于所选择的参照物上，因此通过 测量面姿态信息就可以确定所选择的参照物的参照物姿态信息。从而通过上述 方式可以得到所选择的参照物的参照物姿态信息，以此类推，可以得出多个参 照物的多个参照物姿态信息。
可选地，根据多个参照物的参照物姿态信息，确定运载体的变形信息的操 作，包括：根据多个参照物的参照物姿态信息，确定多个参照物之间的姿态夹 角；以及根据姿态夹角，确定运载体的变形信息。
具体地，计算设备30根据多个参照物的参照物姿态信息，确定运载体的变 形信息。例如计算设备30根据多个参照物的参照物姿态信息，确定多个参照物 之间的姿态夹角。然后计算设备30根据姿态夹角，确定运载体的变形信息。从 而通过以上方式完成运载体的变形测量。
可选地，根据姿态夹角，确定运载体的变形信息的操作，包括：在姿态夹 角小于预定阈值的情况下，判定运载体未发生变形；以及在姿态夹角大于预定 阈值的情况下，判定运载体发生变形。
具体地，例如多个参照物之间的姿态夹角很小，即可以忽略不计，那么此 时就可以认为运载体未发生变形。但是如果多个参照物之间的姿态夹角大于预 定阈值的情况下，说明运载体发生了变形。从而工作人员可以根据多个参照物 之间的姿态夹角对运载体进行维护。
可选地，包括：在确定与参照物的测量面S的姿态相关的第一姿态测量信 息的同时，利用驱动装置40驱动光学准直装置10和姿态测量装置20进行姿态 变换。
正如背景技术中所述的，惯导设备在测量姿态信息的情况下，如果运载体 的姿态变化的幅度比较小，惯导的测量结果存在很大的误差。相对地，运载体 (例如船体)所能承受的变形所带来的姿态变化的幅度相对于惯导的测量精度 而言仍然还是太小。因此，该惯导设备测量出来的运载体的姿态信息存在误差， 很难用于准确地评估船体的变形。
具体地，参考图3A所示，非接触姿态测量设备还包括驱动装置40，其中 驱动装置40与光学准直装置10和姿态测量装置20连接，用于驱动光学准直装 置10和姿态测量装置20相对于运载体进行姿态变换。从而使得姿态测量装置 20在大幅度的姿态变换下进行姿态测量，进而使得测量的结果更为准确。进而 解决了惯导设备在测量姿态信息的情况下，如果运载体的姿态变化的幅度比较 小，惯导的测量结果存在很大的误差，相对地，运载体(例如船体)所能承受 的变形所带来的姿态变化的幅度相对于惯导的测量精度而言仍然还是太小，从 而该惯导设备测量出来的运载体的姿态信息存在误差，很难用于准确地评估船体的变形的技术问题。
此外，参考图3B所示，光学准直装置10的姿态信息例如可以是光学准直 装置10的载体坐标系Oxb1yb1zb1相对于光学准直装置10的地理坐标系Oxt1yt1zt1的欧拉角(α1，β1，θ1)，用于表示光学准直装置10相对于地理坐标系的方 位角、俯仰角以及横滚角。
因此计算设备30可以根据被测物体的载体坐标系Oxb2yb2zb2与光学准直装 置10的载体坐标系Oxb1yb1zb1之间的角度偏差以及与光学准直装置10的姿态 相关的测量值，确定被测物体相对于光学准直装置的地理坐标系Oxt1yt1zt1的姿 态信息。例如，可以根据光学准直装置10的载体坐标系Oxb1yb1zb1相对于地理 坐标系Oxt1yt1zt1的方位角、俯仰角和横滚角以及被测物体的载体坐标系 Oxb2yb2zb2与光学准直装置10的载体坐标系Oxb1yb1zb1的方位角偏差以及俯仰角 偏差，确定被测物体相对于光学准直装置的地理坐标系Oxt1yt1zt1的方位角以及 俯仰角。
并且，利用光学准直装置10对测量面S进行检测时，光学准直装置10与 测量面S的距离会比较近，例如几厘米或十几厘米，因此光学准直装置10与 测量面S的地理坐标系可以看作是不存在角度偏差，即光学准直装置10与测 量面S的地理坐标系之间的角度偏差可以忽略。因此可以进一步确定被测物体 的载体坐标系Oxb2yb2zb2相对于其地理坐标系的方位角和俯仰角，作为第一姿 态信息。
此外，参考图3A所示驱动装置40包括固定底座410、与固定底座410连 接的驱动模块420以及与驱动模块420连接的运动平台430，其中固定底座410 用于与运载体进行连接；驱动模块420用于产生驱动信号，并驱动运动平台430 进行姿态变换；以及运动平台430用于固定光学准直装置10和姿态测量装置 20。
进一步地，该驱动信号例如可以是白噪声信号，从而可以驱动运动平台430 进行随机的姿态变换，从而有利于减小姿态测量装置20进行测量的系统误差。
此外，参考图3C所示，由于光学准直装置10只能测量出与测量面S之间 的俯仰角偏差以及方位角偏差。因此可以同时通过两个非接触姿态测量设备对 同一个参照物互相垂直的两个测量面，第一测量面S1和第二测量面S2进行测 量。具体地，可以确定第二光学准直装置50在朝向第二测量面S2时的载体坐 标系Oxb1yb1zb1相对于Oxt1yt1zt1的欧拉角(α2，β2，θ2)作为第二光学准直 装置50在朝向第二测量面S2时的方位角、俯仰角和横滚角，参考图3B所示。
然后根据第二光学准直装置50在朝向第二测量面S2时的载体坐标系 Oxb1yb1zb1相对于Oxt1yt1zt1的欧拉角(α2，β2，θ2)以及第二角度偏差信息， 确定第二测量面S2的姿态信息。例如，相对于第二光学准直装置50朝向第二 测量面S2的情况下确定第二测量面S2的俯仰角。并且，由于第二测量面S2 与测量面S1垂直，因此可以根据相对于第二测量面S2确定的被测物体的俯仰 角，确定光学准直装置10朝向第一测量面S1时，第一测量面S1相对于光学 准直装置10的横滚角，从而作为参照物的参照物姿态信息，其中参照物姿态信 息包含运载体的方位角、俯仰角以及横滚角信息。从而结合被测物体的第一测 量面姿态信息和第二测量面姿态信息，可以得到运载体的完整的姿态信息，即 运载体的方位角、俯仰角以及横滚角信息。
可选地，光学准直装置10包括：光源110；图像采集单元120；设置于光 源前的第一分划板130；设置于图像采集单元120前的第二分划板140；以及光 学系统，其中光学系统用于将由光源110发射并且穿过第一分划板130的光源 光投射到所选择的参照物的测量面S上，以及将从所选择的参照物的测量面S 反射回的光源光经由第二分划板140投射到图像采集单元120，并且获取第一 角度偏差信息的操作，包括获取图像采集单元120采集的检测图像作为第一角 度偏差信息，其中检测图像包含第一分划板130的第一刻线的第一影像和第二 分划板140的第二刻线的第二影像。
具体地，图4A示例性的示出了光学准直装置10的示意性内剖图。参照图 4A所示，光学准直装置10包括：光源110、图像采集单元120、设置于光源前 的第一分划板130、设置于图像采集单元120前的第二分划板140以及光学系 统。其中，图4B示例性的示出了光学系统的结构示意图。参照图4B所示，光 学系统包括物镜150、棱镜160和目镜170，其中第一分划板130和第二分划板 140通过棱镜160分光共轭位于物镜150与目镜170的焦平面上。
进一步地，参照图4A以及图4B所示，例如可以在目标对象(运载体)上 设置所选择的参照物的测量面S。依据光路可逆成像原理，光源110发出的光 源光经过第一分划板130后经物镜150后成平行光照射至设置于目标对象上的 所选择的参照物的测量面S。然后，经所选择的参照物的测量面S反射再次经 由物镜150、目镜170后成像于物镜150的像面位置。由于第二分划板140位 于物镜150的像面位置，因此光学系统将从目标对象反射回的光源光经由第二 分划板140成平行光投射到图像采集单元120。使得设置于成像面上的图像采集单元120能够采集到包含第一分划板130的第一刻线的第一影像和第二分划 板140的第二刻线的第二影像的检测图像，参见图5A和图5B所示。
具体地，其中参考图5A和图5B所示，当目标对象的第二轴线与光学准直 装置10的轴线不平行时，即两个空间异面直线间俯仰差角和方位差角不为零时， 则第一分划板130和第二分划板140共同投影在成像面上形成的图像如图5A 或者图5B所示。第一分划板130的第一影像和第二分划板140的第二影像的 十字中心分开一定距离，不处于重合位置，则意味着光学准直装置10的轴线与 目标对象的第二轴线没有平行，即存在角度偏差。其中，光源可以采用1550nm 的光纤光源(SFS)，光纤光源(SFS)基于掺铒光纤的放大自发辐射(ASE)， 具有很好的温度稳定性，输出功率大、寿命长，低偏振相关性。此外，图像采 集单元120例如但不限于为触发式CCD摄像机。
可选地，根据光学准直装置10与所选择的参照物的测量面对应的角度偏差 信息以及第二姿态测量信息，确定所选择的参照物的测量面的测量面姿态信息 的操作，包括：根据第一影像与第二影像的位置，确定所选择的参照物的测量 面与光学准直装置10的方位角偏差以及俯仰角偏差；根据第二姿态测量信息， 确定光学准直装置10的姿态信息，其中光学准直装置10的姿态信息包括光学 准直装置10的方位角、横滚角以及俯仰角；以及根据光学准直装置10的姿态 信息以及方位角偏差和俯仰角偏差，确定所选择的参照物的测量面的测量面姿 态信息。
具体地，参考图5A和图5B，第一影像和第二影像在水平方向和垂直方向 上均存在位置上的偏差。因此可以根据第一影像与第二影像的位置，确定所选 择的参照物的测量面相对于光学准直装置10的方位角偏差和俯仰角偏差。
具体地，根据投射在图像采集单元120上的第一影像和第二影像来确定所 选择的参照物的测量面的测量面姿态信息。其中以第二影像作为参考影像，可 以得出第一影像相对于第二影像的相对位移(Δx，Δy)。并且可以通过下述公式 得出被测物体相对于光学准直装置10的方位角度偏差ki和俯仰角度偏差φi。
ki＝Δx/Sx
φi＝Δy/Sy
其中Sx为水平方向的比例因子，Sy为垂直方向的比例因子。并且其中Sx和 Sy的单位为像素/角秒(每角秒成像高度*分辨率/CCD尺寸)，这两个参数可以 提前标定好。
此外，如前面所述，可以根据第二姿态测量信息，确定光学准直装置10 的姿态信息，即光学准直装置10的方位角、俯仰角和横滚角。
从而利用光学准直装置10的方位角α1以及俯仰角β1，以及上面所述的方 位角度偏差ki和俯仰角度偏差φi，确定被测物体的方位角和俯仰角作为测量面 姿态信息。具体地，可以利用光学准直装置10的方位角α1以及方位角度偏差ki之和来确定所选择的参照物的测量面的方位角，以及利用光学准直装置10的俯 仰角β1以及俯仰角度偏差β1之和，来确定被测物体的俯仰角。
从而通过这种方式，本实施例的技术方案能够利用光学投影成像以及图像 处理技术来计算光学准直装置10与所选择的参照物的测量面之间的角度偏差， 从而既能够保证检测的准确性，也能够实时计算被测物体相对于光学准直装置 10(即运动平台430)的角度偏差。
可选地，利用姿态测量装置20测量光学准直装置10的第二姿态测量信息 的操作，包括：从与光学准直装置10连接的姿态测量装置20获取第二姿态测 量信息，其中姿态测量装置20包括陀螺仪210a、210b、210c和加速度计220a、 220b、220c，并且第二姿态测量信息包括陀螺仪210a、210b、210c和加速度计 220a、220b、220c测量的信息。
进一步地，根据第二姿态测量信息，确定光学准直装置10的姿态信息的操 作，包括：根据第二姿态测量信息，利用捷联惯导算法，确定光学准直装置10 的姿态信息。
具体地，图6示例性的示出了姿态测量装置20的示意性内剖图。参照图6 所示，姿态测量装置20包括彼此垂直设置的第一陀螺仪210a、第二陀螺仪210b 以及第三陀螺仪210c。并且姿态测量装置20还包括第一加速度计220a、第二 加速度计220b以及第三加速度计220c。其中通过陀螺仪210a、210b、210c测 量光学准直装置10的角运动信息，通过加速度计220a、220b、220c测量光学 准直装置10的线速度信息，从而可以依据捷联惯导算法，计算得到光学准直装 置10的载体坐标系相对于地理坐标系的方位关系，即光学准直装置10的姿态 信息。而关于捷联惯导算法的具体细节，可以参考相关现有技术，本说明书中 不再进行详细赘述。
此外，尽管在本实施例中，以捷联惯导算法为例进行了说明。但是第二姿 态测量信息并不限于此，例如第二姿态测量信息也可以就是姿态测量装置20 测量出的关于光学准直装置10的方位角、俯仰角以及横滚角的信息。从而可以 不必再计算第三姿态信息，而直接利用该第二姿态测量信息确定运载体的第一 姿态信息。
进一步地，由于陀螺仪210a、210b、210c精度的高低直接影响到测量的光 学准直装置10的姿态信息的精度，最终影响所确定的运载体的姿态的精度。为 了保证精度，可以采用高精度的光纤陀螺。或者选取精度为1％的陀螺仪，该 精度陀螺仪可以保证航向保持0.01度每小时，满足测量精度的要求。
此外，加速度计220a、220b、220c可以采用石英挠性加速度计，它是机械 摆式力平衡伺服加速度计。当检测摆感受输入加速度时，它将产生绕挠性枢轴 的惯性力矩，在此力矩的作用下，摆绕挠性枢轴作角运动，产生角位移。由差 动电容传感器将该位移变换成电容变化量，输给模拟放大器，模拟放大器将其 变换成电流信号输送到力矩器，产生一恢复力矩。当恢复力矩与摆的惯性力矩 相平衡时，输向力矩器的电流值可用来度量输入加速度的量值。
此外，根据本实施例的第二个方面，提供了一种存储介质。存储介质包括 存储的程序，其中，在程序运行时由处理器执行以上任意一项所述的方法。
从而根据本申请实施例提供的技术方案，首先在运载体(船体)上确定多 个参照物，其中每个参照物设置有至少一个测量面。通过非接触姿态测量设备 对测量面进行姿态测量。从而确定与参照物的测量面的姿态相关的第一姿态测 量信息。然后计算设备可以根据第一姿态测量信息确定多个参照物的参照物姿 态信息。并且计算设备可以根据多个参照物的参照物姿态信息，确定运载体的 变形信息。从而达到了在不与被测物体接触的情况下，就可以对测量面进行姿 态测量，确定参照物的姿态信息的技术效果。并且通过驱动装置与光学准直装 置和姿态测量装置连接，驱动光学准直装置和姿态测量装置相对于运载体进行 姿态变换。达到姿态测量装置在大幅度的运动下进行姿态测量的技术效果，使 得测量的结果更为准确。进而解决了现有技术中存在的在不与被测物体接触的 情况下，如何获取与被测物体的姿态相关的测量信息，以及在获取到与被测物 体的姿态相关的测量信息的情况下，如何确定被测物体的姿态信息，并且惯导 设备在测量姿态信息的情况下，如果运载体的姿态变化的幅度比较小，惯导的 测量结果存在很大的误差，相对地，运载体(例如船体)所能承受的变形所带 来的姿态变化的幅度相对于惯导的测量精度而言仍然还是太小，从而该惯导设 备测量出来的运载体的姿态信息存在误差，很难用于准确地评估船体的变形的 技术问题。
实施例2
图7示出了根据本实施例的所述的运载体姿态测量装置700，该装置700 与根据实施例1的第一个方面所述的方法相对应。参考图7所示，该装置700 包括：处理器710；以及存储器720，与处理器710连接，用于为处理器710 提供处理以下处理步骤的指令：在运载体上确定多个参照物，其中每个参照物 设置有至少一个测量面S；确定与参照物的测量面S的姿态相关的第一姿态测 量信息；根据第一姿态测量信息确定多个参照物的参照物姿态信息；以及根据 多个参照物的参照物姿态信息，确定运载体的变形信息。
可选地，确定与参照物的测量面S的姿态相关的第一姿态测量信息的操作， 包括：利用光学准直装置10测量光学准直装置10与参照物的测量面之间的角 度偏差信息作为第一姿态测量信息的至少一部分信息，角度偏差信息用于指示 光学准直装置10的轴线与参照物的测量面法线之间的角度偏差；以及利用与光 学准直装置10连接的姿态测量装置20测量光学准直装置10的第二姿态测量信 息作为第一姿态测量信息的至少一部分信息。
可选地，根据第一姿态测量信息确定多个参照物的参照物姿态信息的操作， 包括：从多个参照物中选择待确定的姿态信息的参照物；根据光学准直装置10 与所选择的参照物的测量面S对应的角度偏差信息以及第二姿态测量信息，确 定所选择的参照物的测量面S的测量面姿态信息；以及根据测量面姿态信息， 确定所选择的参照物的参照物姿态信息。
可选地，根据多个参照物的参照物姿态信息，确定运载体的变形信息的操 作，包括：根据多个参照物的参照物姿态信息，确定多个参照物之间的姿态夹 角；以及根据姿态夹角，确定运载体的变形信息。
可选地，根据姿态夹角，确定运载体的变形信息的操作，包括：在姿态夹 角小于预定阈值的情况下，判定运载体未发生变形；以及在姿态夹角大于预定 阈值的情况下，判定运载体发生变形。
可选地，包括：在确定与参照物的测量面S的姿态相关的第一姿态测量信 息的同时，利用驱动装置40驱动光学准直装置10和姿态测量装置20进行姿态 变换。
可选地，光学准直装置10包括：光源110；图像采集单元120；设置于光 源前的第一分划板130；设置于图像采集单元120前的第二分划板140；以及光 学系统，其中光学系统用于将由光源110发射并且穿过第一分划板130的光源 光投射到所选择的参照物的测量面S上，以及将从所选择的参照物的测量面S 反射回的光源光经由第二分划板140投射到图像采集单元120，并且获取第一 角度偏差信息的操作，包括获取图像采集单元120采集的检测图像作为第一角 度偏差信息，其中检测图像包含第一分划板130的第一刻线的第一影像和第二 分划板140的第二刻线的第二影像。
可选地，根据光学准直装置10与所选择的参照物的测量面对应的角度偏差 信息以及第二姿态测量信息，确定所选择的参照物的测量面的测量面姿态信息 的操作，包括：根据第一影像与第二影像的位置，确定所选择的参照物的测量 面与光学准直装置10的方位角偏差以及俯仰角偏差；根据第二姿态测量信息， 确定光学准直装置10的姿态信息，其中光学准直装置10的姿态信息包括光学 准直装置10的方位角、横滚角以及俯仰角；以及根据光学准直装置10的姿态 信息以及方位角偏差和俯仰角偏差，确定所选择的参照物的测量面的测量面姿 态信息。
可选地，利用姿态测量装置20测量光学准直装置10的第二姿态测量信息 的操作，包括：从与光学准直装置10连接的姿态测量装置20获取第二姿态测 量信息，其中姿态测量装置20包括陀螺仪210a、210b、210c和加速度计220a、 220b、220c，并且第二姿态测量信息包括陀螺仪210a、210b、210c和加速度计 220a、220b、220c测量的信息。
可选地，根据第二姿态测量信息，确定光学准直装置10的姿态信息的操作， 包括：根据第二姿态测量信息，利用捷联惯导算法，确定光学准直装置10的姿 态信息。
从而根据本申请实施例提供的技术方案，首先在运载体(船体)上确定多 个参照物，其中每个参照物设置有至少一个测量面。通过非接触姿态测量设备 对测量面进行姿态测量。从而确定与参照物的测量面的姿态相关的第一姿态测 量信息。然后计算设备可以根据第一姿态测量信息确定多个参照物的参照物姿 态信息。并且计算设备可以根据多个参照物的参照物姿态信息，确定运载体的 变形信息。从而达到了在不与被测物体接触的情况下，就可以对测量面进行姿 态测量，确定参照物的姿态信息的技术效果。并且通过驱动装置与光学准直装 置和姿态测量装置连接，驱动光学准直装置和姿态测量装置相对于运载体进行 姿态变换。达到姿态测量装置在大幅度的运动下进行姿态测量的技术效果，使 得测量的结果更为准确。进而解决了现有技术中存在的在不与被测物体接触的 情况下，如何获取与被测物体的姿态相关的测量信息，以及在获取到与被测物 体的姿态相关的测量信息的情况下，如何确定被测物体的姿态信息，并且惯导 设备在测量姿态信息的情况下，如果运载体的姿态变化的幅度比较小，惯导的 测量结果存在很大的误差，相对地，运载体(例如船体)所能承受的变形所带 来的姿态变化的幅度相对于惯导的测量精度而言仍然还是太小，从而该惯导设 备测量出来的运载体的姿态信息存在误差，很难用于准确地评估船体的变形的 技术问题。
除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、 数字表达式和数值不限制本公开的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附 图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领 域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下， 所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的 所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此， 示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在 下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后 的附图中不需要对其进行进一步讨论。
为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在…… 上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器 件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨 在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如， 如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器 件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他 器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处 于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
在本公开的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、 “横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是 基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本公开和简化描述，在未 作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有 特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开保护范围 的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
以上所述，仅为本申请较佳的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局 限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易 想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护 范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种运载体的变形测量方法，其特征在于，包括：
在所述运载体上确定多个参照物，其中每个所述参照物设置有至少一个测量面(S)；
确定与所述参照物的测量面(S)的姿态相关的第一姿态测量信息；
根据所述第一姿态测量信息确定所述多个参照物的参照物姿态信息；以及
根据所述多个参照物的参照物姿态信息，确定所述运载体的变形信息。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，确定与所述参照物的测量面(S)的姿态相关的第一姿态测量信息的操作，包括：
利用光学准直装置(10)测量所述光学准直装置(10)与所述参照物的测量面(S)之间的角度偏差信息作为所述第一姿态测量信息的至少一部分信息，所述角度偏差信息用于指示所述光学准直装置(10)的轴线与所述参照物的测量面(S)法线之间的角度偏差；以及
利用与所述光学准直装置(10)连接的姿态测量装置(20)测量所述光学准直装置(10)的第二姿态测量信息作为所述第一姿态测量信息的至少一部分信息。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述第一姿态测量信息确定所述多个参照物的参照物姿态信息的操作，包括：
从所述多个参照物中选择待确定的姿态信息的参照物；
根据所述光学准直装置(10)与所选择的参照物的测量面(S)对应的角度偏差信息以及所述第二姿态测量信息，确定所选择的参照物的测量面(S)的测量面姿态信息；以及
根据所述测量面姿态信息，确定所选择的参照物的参照物姿态信息。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据所述多个参照物的参照物姿态信息，确定所述运载体的变形信息的操作，包括：
根据所述多个参照物的参照物姿态信息，确定所述多个参照物之间的姿态夹角；以及
根据所述姿态夹角，确定所述运载体的变形信息。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，根据所述姿态夹角，确定所述运载体的变形信息的操作，包括：
在所述姿态夹角小于预定阈值的情况下，判定所述运载体未发生变形；以及
在所述姿态夹角大于所述预定阈值的情况下，判定所述运载体发生变形。
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，包括：在确定与所述参照物的测量面(S)的姿态相关的第一姿态测量信息的同时，利用驱动装置(40)驱动所述光学准直装置(10)和所述姿态测量装置(20)进行姿态变换。
7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述光学准直装置(10)包括：光源(110)；图像采集单元(120)；设置于所述光源前的第一分划板(130)；设置于所述图像采集单元(120)前的第二分划板(140)；以及光学系统，其中
所述光学系统用于将由所述光源(110)发射并且穿过所述第一分划板(130)的光源光投射到所选择的参照物的测量面(S)上，以及将从所选择的参照物的测量面(S)反射回的所述光源光经由所述第二分划板(140)投射到所述图像采集单元(120)，并且
获取所述角度偏差信息的操作，包括获取所述图像采集单元(120)采集的检测图像作为所述角度偏差信息，其中所述检测图像包含所述第一分划板(130)的第一刻线的第一影像和所述第二分划板(140)的第二刻线的第二影像。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，根据所述光学准直装置(10)与所选择的参照物的测量面(S)对应的所述角度偏差信息以及所述第二姿态测量信息，确定所选择的参照物的测量面(S)的测量面姿态信息的操作，包括：
根据所述第一影像与所述第二影像的位置，确定所选择的参照物的测量面(S)与所述光学准直装置(10)的方位角偏差以及俯仰角偏差；
根据所述第二姿态测量信息，确定所述光学准直装置(10)的姿态信息，其中所述光学准直装置(10)的姿态信息包括所述光学准直装置(10)的方位角、横滚角以及俯仰角；以及
根据所述光学准直装置(10)的姿态信息以及所述方位角偏差和所述俯仰角偏差，确定所选择的参照物的测量面(S)的测量面姿态信息。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，利用姿态测量装置(20)测量所述光学准直装置(10)的第二姿态测量信息的操作，包括：从与所述光学准直装置(10)连接的姿态测量装置(20)获取所述第二姿态测量信息，其中
所述姿态测量装置(20)包括陀螺仪(210a、210b、210c)和加速度计(220a、220b、220c)，并且
所述第二姿态测量信息包括所述陀螺仪(210a、210b、210c)和所述加速度计(220a、220b、220c))测量的信息。
10.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质包括存储的程序，其中，在所述程序运行时由处理器执行权利要求1至9中任意一项所述的方法。
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