CN112033392A - 一种船体空间精确定位系统及船体空间精确定位方法 - Google Patents

一种船体空间精确定位系统及船体空间精确定位方法 Download PDF

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CN112033392A CN202010851207.5A CN202010851207A CN112033392A CN 112033392 A CN112033392 A CN 112033392A CN 202010851207 A CN202010851207 A CN 202010851207A CN 112033392 A CN112033392 A CN 112033392A
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Abstract

本发明涉及一种船体空间精确定位系统及船体空间精确定位方法，用于船体坐墩，其包括：第一基准点M和第二基准点N，分别对应设于船坞内的预设位置；前靶标A和后靶标B，分别设于船体上，且前靶标A与第一基准点M上下对应，后靶标B与第二基准点N上下对应；用于实时测量前靶标A和后靶标B动态位置坐标的全站仪，其设于船坞外部；控制模块，设于全站仪内，其用于控制全站仪周期性测量前靶标A和后靶标B的动态位置坐标，并将前靶标A的动态位置坐标与第一基准点M的位置坐标进行比较，将后靶标B的动态位置坐标与第二基准点N的位置坐标进行比较，确定船体的位置偏差，因此，可以保证船体坐墩准确，且使得测量数据精度较高，也节省了人力。

Description

一种船体空间精确定位系统及船体空间精确定位方法
技术领域
本发明涉及工程测量领域，特别涉及一种船体空间精确定位系统及船体空间精确定位方法。
背景技术
船舶坐墩的精度关系到船舶底部是否受力均匀，当船舶坐墩所停靠的坞墩与原预设坞墩出现偏差时，可能使船容易出现倾翻现象，甚至有可能会导致翻船的严重后果，因此，船舶坐墩的精度要求越来越高。
相关技术中，船舶坐墩过程一般是用人工结合铅锤或仪器进行观测是否坐墩准确，由于这种人工方法效率低下，且很难达到较高的精度，导致坐墩过程反复，耗时耗力，影响了整体作业效率。
因此，有必要设计一种新的船体空间精确定位系统及船体空间精确定位方法。
发明内容
本发明实施例提供一种船体空间精确定位系统及船体空间精确定位方法，以解决相关技术中人工方法效率低下，很难达到较高的精度，且耗时耗力的问题。
第一方面，提供了一种船体空间精确定位系统，用于船体坐墩，其包括：第一基准点M和第二基准点N，分别对应设于船坞内的预设位置；前靶标A和后靶标B，分别设于船体上，且所述前靶标A与所述第一基准点M上下对应，所述后靶标B与所述第二基准点N上下对应；用于实时测量所述前靶标A和所述后靶标B动态位置坐标的全站仪，其设于所述船坞外部；控制模块，设于所述全站仪内，其用于控制所述全站仪周期性测量所述前靶标A和所述后靶标B的动态位置坐标，并将所述前靶标A的动态位置坐标与所述第一基准点M的位置坐标进行比较，将所述后靶标B的动态位置坐标与所述第二基准点N的位置坐标进行比较，确定所述船体的位置偏差。
一些实施例中，所述控制模块包括：第一计算模块，其根据测量的所述前靶标A和所述后靶标B的动态位置坐标，分别计算所述前靶标A与所述第一基准点M的位置偏差值ΔPA，所述后靶标B与所述第二基准点N的位置偏差值ΔPB；计算公式如下：ΔPA＝(XA,YA,ZA)-(XM,YM,ZM),ΔPB＝(XB,YB,ZB)-(XN,YN,ZN),其中，(XA,YA,ZA)为所述前靶标A的动态位置坐标，(XM,YM,ZM)为所述第一基准点M的位置坐标；(XB,YB,ZB)为所述后靶标B的动态位置坐标，(XN,YN,ZN)为所述第二基准点N的位置坐标。
一些实施例中，所述控制模块还包括：第二计算模块，其根据测量的所述前靶标A和所述后靶标B的动态位置坐标，分别计算每隔Δt时间所述前靶标A和所述后靶标B的下降速度；所述前靶标A和所述后靶标B下降速度的计算公式如下：VA2＝((XA2,YA2,ZA2)-(XA1,YA1,ZA1))Δt,VB2＝((XB2,YB2,ZB2)-(XB1,YB1,ZB1))Δt,其中，(XA2,YA2,ZA2)为所述前靶标A在t2时刻的位置坐标，(XA1,YA1,ZA1)为所述前靶标A在t1时刻的位置坐标，t2比t1大Δt，VA2为所述前靶标A在t1时刻至t2时刻的下降速度；(XB2,YB2,ZB2)为所述后靶标B在t2时刻的位置坐标，(XB1,YB1,ZB1)为所述后靶标B在t1时刻的位置坐标，VB2为所述后靶标B在t1时刻至t2时刻的下降速度。
一些实施例中，所述控制模块还包括：第三计算模块，其根据所述第二计算模块计算得到的所述前靶标A的下降速度VA2和所述后靶标B的下降速度VB2以及所述前靶标A在t2时刻的位置坐标(XA2,YA2,ZA2)和所述后靶标B在t2时刻的位置坐标(XB2,YB2,ZB2)，计算经过Δt时间后在t3时刻的所述前靶标A的位置坐标(XA3,YA3,ZA3)和所述后靶标B的位置坐标(XB3,YB3,ZB3)；计算公式如下：(XA3,YA3,ZA3)＝VA2×Δt+(XA2,YA2,ZA2)，(XB3,YB3,ZB3)＝VB2×Δt+(XB2,YB2,ZB2)。
一些实施例中，所述船体空间精确定位系统还包括：设于所述船坞外部的多个控制点，所述全站仪通过多个所述控制点采用后方交会的方法确定其位置坐标。
第二方面，提供了一种船体空间精确定位方法，用于船体坐墩，其包括以下步骤：在船坞内部的预设位置分别设置第一基准点M和第二基准点N；在所述船坞外部安装全站仪；在船体对应所述第一基准点M的位置安装前靶标A，对应所述第二基准点N的位置安装后靶标B；控制所述全站仪每间隔Δt时间测量所述前靶标A和所述后靶标B的动态位置坐标，并将所述前靶标A的动态位置坐标与所述第一基准点M的位置坐标相比较，将所述后靶标B的动态位置坐标与所述第二基准点N的位置坐标相比较，确定所述船体的位置偏差，并计算所述船体的下降速度，直至所述船体坐墩完成。
一些实施例中，所述控制所述全站仪每间隔Δt时间测量所述前靶标A和所述后靶标B的动态位置坐标，并将所述前靶标A的动态位置坐标与所述第一基准点M的位置坐标相比较，将所述后靶标B的动态位置坐标与所述第二基准点N的位置坐标相比较，确定所述船体的位置偏差，并计算所述船体的下降速度，直至所述船体坐墩完成，具体包括：所述全站仪内设有用于控制所述全站仪转动并测量所述前靶标A和所述后靶标B的动态位置坐标的控制模块，所述控制模块包括第一计算模块，其根据每次测量的所述前靶标A和所述后靶标B的动态位置坐标，分别计算所述前靶标A与所述第一基准点M的位置偏差值ΔPA，所述后靶标B与所述第二基准点N的位置偏差值ΔPB；计算公式如下：ΔPA＝(XA,YA,ZA)-(XM,YM,ZM),ΔPB＝(XB,YB,ZB)-(XN,YN,ZN),其中，(XA,YA,ZA)为所述前靶标A的动态位置坐标，(XM,YM,ZM)为所述第一基准点M的位置坐标；(XB,YB,ZB)为所述后靶标B的动态位置坐标，(XN,YN,ZN)为所述第二基准点N的位置坐标。
一些实施例中，所述控制模块还包括：第二计算模块，其根据测量的所述前靶标A和所述后靶标B的动态位置坐标，分别计算每隔Δt时间所述前靶标A和所述后靶标B的下降速度；所述前靶标A和所述后靶标B下降速度的计算公式如下：VA2＝((XA2,YA2,ZA2)-(XA1,YA1,ZA1))Δt,VB2＝((XB2,YB2,ZB2)-(XB1,YB1,ZB1))Δt,其中，(XA2,YA2,ZA2)为所述前靶标A在t2时刻的位置坐标，(XA1,YA1,ZA1)为所述前靶标A在t1时刻的位置坐标，t2比t1大Δt，VA2为所述前靶标A在t1时刻至t2时刻的下降速度；(XB2,YB2,ZB2)为所述后靶标B在t2时刻的位置坐标，(XB1,YB1,ZB1)为所述后靶标B在t1时刻的位置坐标，VB2为所述后靶标B在t1时刻至t2时刻的下降速度。
一些实施例中，所述控制模块还包括：第三计算模块，其根据所述第二计算模块计算得到的所述前靶标A的下降速度VA2和所述后靶标B的下降速度VB2以及所述前靶标A在t2时刻的位置坐标(XA2,YA2,ZA2)和所述后靶标B在t2时刻的位置坐标(XB2,YB2,ZB2)，计算经过Δt时间后在t3时刻的所述前靶标A的位置坐标(XA3,YA3,ZA3)和所述后靶标B的位置坐标(XB3,YB3,ZB3)；计算公式如下：(XA3,YA3,ZA3)＝VA2×Δt+(XA2,YA2,ZA2)，(XB3,YB3,ZB3)＝VB2×Δt+(XB2,YB2,ZB2)；并且所述控制模块控制所述全站仪依次朝向t3时刻的所述前靶标A的位置坐标(XA3,YA3,ZA3)和所述后靶标B的位置坐标(XB3,YB3,ZB3)的方向旋转。
一些实施例中，在船坞内部的预设位置分别设置第一基准点M和第二基准点N，具体包括：在所述船坞外部设置多个控制点，所述第一基准点M和第二基准点N根据多个所述控制点的位置坐标确定其位置坐标。
本发明提供的技术方案带来的有益效果包括：
本发明实施例提供了一种船体空间精确定位系统及船体空间精确定位方法，由于在所述船坞内设置了所述第一基准点M和所述第二基准点N，在所述船体上对应所述第一基准点M设置了所述前靶标A，对应所述第二基准点N设置了所述后靶标B，并且在所述船坞外设置了所述全站仪，通过其内部设置的所述控制模块可以控制所述全站仪实时测量所述前靶标A和所述后靶标B的动态位置坐标，并且，所述控制模块还可以将所述前靶标A的动态位置坐标与所述第一基准点M的位置坐标进行比较，将所述后靶标B的动态位置坐标与所述第二基准点N的位置坐标进行比较，从而可以精确确定所述船体在坐墩过程中的实时位置偏差，并且操作人员可以根据得到的所述船体的位置偏差来实时调整所述船体的位置直至所述船体坐墩完成，因此，可以保证所述船体坐墩准确，且通过所述全站仪实时测量所述前靶标A和所述后靶标B的动态位置坐标，使得测量数据精度较高，测量精度可以达到3mm，所述全站仪可以通过所述控制模块自动旋转跟踪所述前靶标A和所述后靶标B，自动化程度高，使得效率较人工测量高，节省了人力，也减少了传统测量的重复性布设环节，易于船坞现场的应用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种船体空间精确定位系统的位置关系示意图；
图2为本发明实施例提供的船体坐墩过程示意图；
图3为本发明实施例提供的一种船体空间精确定位方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供了一种船体空间精确定位系统及船体空间精确定位方法，其能解决相关技术中人工方法效率低下，很难达到较高的精度，且耗时耗力的问题。
参见图1所示，为本发明实施例提供的一种船体空间精确定位系统，用于船体坐墩，其包括：第一基准点M和第二基准点N，设于船坞内；前靶标A和后靶标B，分别设于船体上，且所述前靶标A与所述第一基准点M对应设置，所述后靶标B与所述第二基准点N对应设置；用于实时测量所述前靶标A和所述后靶标B动态位置坐标的全站仪；及用于控制所述全站仪旋转的控制模块。
在一些实施例中，可以以所述船体的纵长方向为X轴，以所述船体的宽度方向为Y轴，以所述船体的高度方向为Z轴，建立三维空间坐标系。
在一些实施例中，可以在所述船坞外部设置多个控制点，多个所述控制点的位置坐标是确定已知的，本实施例中，所述控制点优选设置5个，且所述控制点优选采用全反射棱镜，所述第一基准点M和所述第二基准点N可以分别对应设于所述船坞内的预设位置上，且所述第一基准点M和所述第二基准点N的位置坐标可以根据5个所述控制点的位置坐标来确定，在所述船体坐墩过程中，所述第一基准点M和所述第二基准点N的位置坐标不会移动，所述第一基准点M可以对应于所述船体的船头设置，所述第二基准点N可以对应于所述船体的船尾设置。
参见图1所示，在一些可选的实施例中，所述前靶标A可以对应设于所述船体的船头，且所述前靶标A与所述第一基准点M上下正对设置，所述后靶标B可以对应设于所述船体的船尾，且所述后靶标B与所述第二基准点N上下正对设置，所述前靶标A和所述后靶标B均可以采用徕卡360°全反射棱镜。
参见图1所示，在一些实施例中，所述全站仪也可以设于所述船坞外部，通过5个所述控制点的坐标，采用后方交会的方法可以确定所述全站仪的位置坐标，所述全站仪可采用Topcon GT。
参见图1所示，在一些可选的实施例中，所述控制模块可以设于所述全站仪内，且所述控制模块可以控制所述全站仪旋转对准所述前靶标A和所述后靶标B，并对所述前靶标A和所述后靶标B的动态位置坐标进行周期性测量，所述控制模块可以包括第一计算模块，其根据测量的所述前靶标A和所述后靶标B的动态位置坐标，利用公式分别计算所述前靶标A与所述第一基准点M的位置偏差值ΔPA，所述后靶标B与所述第二基准点N的位置偏差值ΔPB；计算公式如下：
ΔPA＝(XA,YA,ZA)-(XM,YM,ZM),
ΔPB＝(XB,YB,ZB)-(XN,YN,ZN),
其中，(XA,YA,ZA)为所述前靶标A的动态位置坐标，(XM,YM,ZM)为所述第一基准点M的位置坐标；(XB,YB,ZB)为所述后靶标B的动态位置坐标，(XN,YN,ZN)为所述第二基准点N的位置坐标；通过计算得到的所述前靶标A与所述第一基准点M的位置偏差值ΔPA，以及所述后靶标B与所述第二基准点N的位置偏差值ΔPB，操作人员可以清楚知道所述船体在坐墩过程中，相对于其下方的所述第一基准点M和所述第二基准点N在水平方向(也就是X方向和Y方向)的偏差值，进而可以将所述船体向相反方向移动相应的偏差量，使所述前靶标A与所述第一基准点M的位置偏差值ΔPA接近于0，所述后靶标B与所述第二基准点N的位置偏差值ΔPB接近于0，保证所述船体能够准确坐墩。
参见图2所示，在一些实施例中，所述控制模块还可以包括第二计算模块，其根据测量的所述前靶标A和所述后靶标B的动态位置坐标，分别计算每隔Δt时间所述前靶标A和所述后靶标B的下降速度；所述前靶标A和所述后靶标B下降速度的计算公式如下：
VA2＝((XA2,YA2,ZA2)-(XA1,YA1,ZA1))Δt,
VB2＝((XB2,YB2,ZB2)-(XB1,YB1,ZB1))Δt,
其中，(XA2,YA2,ZA2)为所述前靶标A在t2时刻的位置坐标，(XA1,YA1,ZA1)为所述前靶标A在t1时刻的位置坐标，t2比t1大Δt，VA2为所述前靶标A在t1时刻至t2时刻的下降速度；(XB2,YB2,ZB2)为所述后靶标B在t2时刻的位置坐标，(XB1,YB1,ZB1)为所述后靶标B在t1时刻的位置坐标，VB2为所述后靶标B在t1时刻至t2时刻的下降速度；根据所述第二计算模块计算出的所述前靶标A的下降速度VA2，操作人员可以知道所述船体的前端在X轴、Y轴、Z轴三个方向上的移动趋势以及移动的快慢，根据所述第二计算模块计算出的所述后靶标B的下降速度VB2，操作人员可以知道所述船体的后端在X轴、Y轴、Z轴三个方向上的移动趋势以及移动的快慢，进而可以在所述船体下降的过程中控制所述船体X轴、Y轴方向的位置，同时可以根据预判Z轴方向的下降速度和即将接触坞墩的时间控制所述船坞的排水速度从而控制所述船体在Z轴方向的下降速度，保证所述船体能够缓慢平稳接触墩木。
参见图1所示，在一些可选的实施例中，所述控制模块还可以包括：第三计算模块，其根据所述第二计算模块计算得到的所述前靶标A的下降速度VA2和所述后靶标B的下降速度VB2以及所述前靶标A在t2时刻的位置坐标(XA2,YA2,ZA2)和所述后靶标B在t2时刻的位置坐标(XB2,YB2,ZB2)，计算经过Δt时间后在t3时刻的所述前靶标A的位置坐标(XA3,YA3,ZA3)和所述后靶标B的位置坐标(XB3,YB3,ZB3)；计算公式如下：
(XA3,YA3,ZA3)＝VA2×Δt+(XA2,YA2,ZA2)，
(XB3,YB3,ZB3)＝VB2×Δt+(XB2,YB2,ZB2)；
根据所述第三计算模块计算出来的t3时刻的所述前靶标A的位置坐标(XA3,YA3,ZA3)，所述控制模块可以预测所述前靶标A在经过Δt时间后在t3时刻的位置，进而可以控制所述全站仪朝向t3时刻的所述前靶标A的位置坐标(XA3,YA3,ZA3)的方向旋转，便于快速准确跟踪所述前靶标A，并对准所述前靶标A，可以精确测量所述前靶标A的动态位置坐标，并且，根据所述第三计算模块计算出来的t3时刻的所述后靶标B的位置坐标(XB3,YB3,ZB3)，所述控制模块可以预测所述后靶标B在经过Δt时间后在t3时刻的位置，进而可以控制所述全站仪朝向t3时刻的所述后靶标B的位置坐标(XB3,YB3,ZB3)的方向旋转，便于快速准确跟踪所述后靶标B，并对准所述后靶标B，可以精确测量所述后靶标B的动态位置坐标，在工作时，所述全站仪可以依次先旋转对准所述前靶标A的方向，自动照准并测量，然后旋转到所述后靶标B的方向，自动照准并测量，分别得到所述前靶标A和所述后靶标B的位置坐标。
参见图3所示，为本发明实施例提供的一种船体空间精确定位方法，用于船体坐墩，其包括以下步骤：
S301：在船坞内部的预设位置分别设置第一基准点M和第二基准点N。
在一些实施例中，于S301中，可以先在所述船坞外部设置多个控制点，多个所述控制点的位置坐标是确定已知的，本实施例中，所述控制点优选设置5个，且所述控制点优选采用全反射棱镜，所述第一基准点M和所述第二基准点N可以分别对应设于所述船坞内的预设位置上，且所述第一基准点M和所述第二基准点N的位置坐标可以根据5个所述控制点的位置坐标来确定，在所述船体坐墩过程中，所述第一基准点M和所述第二基准点N的位置坐标不会移动，所述第一基准点M可以对应于所述船体的船头设置，所述第二基准点N可以对应于所述船体的船尾设置。
S302：在所述船坞外部安装全站仪。
在一些实施例中，于S302中，在所述船坞外部安装全站仪，具体可以包括：所述全站仪通过多个所述控制点采用后方交会的方法确定其位置坐标；并且所述全站仪内设置有用于控制所述全站仪旋转的控制模块。
S303：在船体对应所述第一基准点M的位置安装前靶标A，对应所述第二基准点N的位置安装后靶标B。
在一些可选的实施例中，于S303中，在所述船体进入所述船坞的上方就位后，可以在所述船体的船头对应设置所述前靶标A，且所述前靶标A与所述第一基准点M上下正对设置，在所述船体的船尾对应设置所述后靶标B，且所述后靶标B与所述第二基准点N上下正对设置，所述前靶标A和所述后靶标B均可以采用徕卡360°全反射棱镜；并且在所述控制模块的控制下，所述全站仪自动照准所述前靶标A，测量得到0时刻所述前靶标A的初始位置坐标(XA0,YA0,ZA0)，然后自动照准所述后靶标B，测量得到0时刻所述后靶标B的初始位置坐标(XB0,YB0,ZB0)。
S304：控制所述全站仪每间隔Δt时间测量所述前靶标A和所述后靶标B的动态位置坐标，并将所述前靶标A的动态位置坐标与所述第一基准点M的位置坐标相比较，将所述后靶标B的动态位置坐标与所述第二基准点N的位置坐标相比较，确定所述船体的位置偏差，并计算所述船体的下降速度，直至所述船体坐墩完成。
参见图1所示，在一些实施例中，于S304中，坐墩过程开始后，所述船体整体下降，所述控制模块可以控制所述全站仪每间隔Δt时间对所述前靶标A和所述后靶标B的动态位置坐标进行一次测量，且所述控制模块可以包括第一计算模块，其根据测量的所述前靶标A和所述后靶标B的动态位置坐标，可以利用公式分别计算所述前靶标A与所述第一基准点M的位置偏差值ΔPA，所述后靶标B与所述第二基准点N的位置偏差值ΔPB；从0时刻开始下降，经过Δt时间后在t1时刻所述前靶标A与所述第一基准点M的位置偏差值ΔPA1，以及经过Δt时间后在t1时刻所述后靶标B与所述第二基准点N的位置偏差值ΔPB1为：
ΔPA1＝(XA1,YA1,ZA1)-(XM,YM,ZM),
ΔPB1＝(XB1,YB1,ZB1)-(XN,YN,ZN),
其中，(XA1,YA1,ZA1)为所述前靶标A在t1时刻的位置坐标，(XM,YM,ZM)为所述第一基准点M的位置坐标；(XB1,YB1,ZB1)为所述后靶标B在t1时刻的位置坐标，(XN,YN,ZN)为所述第二基准点N的位置坐标；通过计算得到的在t1时刻所述前靶标A与所述第一基准点M的位置偏差值ΔPA1，以及在t1时刻所述后靶标B与所述第二基准点N的位置偏差值ΔPB1，操作人员可以清楚知道所述船体在t1时刻，相对于其下方的所述第一基准点M和所述第二基准点N在水平方向(也就是X方向和Y方向)的偏差值，进而可以将所述船体向相反方向移动相应的偏差量，使所述前靶标A与所述第一基准点M的位置偏差值ΔPA1接近于0，所述后靶标B与所述第二基准点N的位置偏差值ΔPB1接近于0，然后从t1时刻开始，每间隔Δt时间再次测量所述前靶标A的位置坐标，并通过同样的方法计算所述前靶标A与所述第一基准点M的位置偏差值ΔPA，测量所述后靶标B的位置坐标，并通过同样的方法计算所述后靶标B与所述第二基准点N的位置偏差值ΔPB，保证所述船体在下降过程中，其位置坐标能够实时被监测，直至最后能够准确坐墩。
参见图2所示，在一些实施例中，于S304中，所述控制模块还可以包括第二计算模块，其根据测量的所述前靶标A和所述后靶标B的动态位置坐标，分别计算每隔Δt时间所述前靶标A和所述后靶标B的下降速度；自t1时刻经过Δt时间后到达t2时刻，所述前靶标A的下降速度VA2和所述后靶标B的下降速度VB2分别为：
VA2＝((XA2,YA2,ZA2)-(XA1,YA1,ZA1))Δt，
VB2＝((XB2,YB2,ZB2)-(XB1,YB1,ZB1))Δt，
其中，(XA2,YA2,ZA2)为所述前靶标A在t2时刻的位置坐标，(XA1,YA1,ZA1)为所述前靶标A在t1时刻的位置坐标；(XB2,YB2,ZB2)为所述后靶标B在t2时刻的位置坐标，(XB1,YB1,ZB1)为所述后靶标B在t1时刻的位置坐标；根据所述第二计算模块计算出的所述前靶标A的下降速度VA2，操作人员可以知道所述船体的前端在X轴、Y轴、Z轴三个方向上的移动趋势以及移动的快慢，根据所述第二计算模块计算出的所述后靶标B的下降速度VB2，操作人员可以知道所述船体的后端在X轴、Y轴、Z轴三个方向上的移动趋势以及移动的快慢，进而可以在所述船体下降的过程中控制所述船体X轴、Y轴方向的位置，同时可以根据预判Z轴方向的下降速度和即将接触坞墩的时间控制所述船坞的排水速度从而控制所述船体在Z轴方向的下降速度，保证所述船体能够缓慢平稳接触墩木；按照同样的计算方法可以每间隔Δt时间计算一次所述前靶标A与所述后靶标B的下降速度，当其中一个的下降速度较快时可以通过操作人员调整所述船体前端或者后端的下降速度，来保证所述前靶标A与所述后靶标B的下降速度尽量一致，直至所述船体坐墩完成。
参见图1所示，在一些可选的实施例中，于S304中，所述控制模块还可以包括：第三计算模块，其根据所述第二计算模块计算得到的所述前靶标A的下降速度VA2和所述后靶标B的下降速度VB2以及所述前靶标A在t2时刻的位置坐标(XA2,YA2,ZA2)和所述后靶标B在t2时刻的位置坐标(XB2,YB2,ZB2)，计算经过Δt时间后在t3时刻的所述前靶标A的位置坐标(XA3,YA3,ZA3)和所述后靶标B的位置坐标(XB3,YB3,ZB3)；计算公式如下：
(XA3,YA3,ZA3)＝VA2×Δt+(XA2,YA2,ZA2)，
(XB3,YB3,ZB3)＝VB2×Δt+(XB2,YB2,ZB2)；
根据所述第三计算模块计算出来的t3时刻的所述前靶标A的位置坐标(XA3,YA3,ZA3)，所述控制模块可以预测所述前靶标A在经过Δt时间后在t3时刻的位置，进而可以控制所述全站仪朝向t3时刻的所述前靶标A的位置坐标(XA3,YA3,ZA3)的方向旋转，便于快速准确跟踪所述前靶标A，并对准所述前靶标A，可以精确测量所述前靶标A的动态位置坐标，并且，根据所述第三计算模块计算出来的t3时刻的所述后靶标B的位置坐标(XB3,YB3,ZB3)，所述控制模块可以预测所述后靶标B在经过Δt时间后在t3时刻的位置，进而可以控制所述全站仪朝向t3时刻的所述后靶标B的位置坐标(XB3,YB3,ZB3)的方向旋转，便于快速准确跟踪所述后靶标B，并对准所述后靶标B，可以精确测量所述后靶标B的动态位置坐标；当计算得到所述前靶标A的Z坐标接近所述第一基准点M的ZM坐标值，且所述后靶标B的Z坐标接近所述第二基准点N的ZN坐标值时，操作人员可以提前控制所述船体的下降速度，使其速度减慢，直至最后坐墩完成。
本发明实施例提供的一种船体空间精确定位系统及船体空间精确定位方法的原理为：
由于在所述船坞内设置了所述第一基准点M和所述第二基准点N，在所述船体上对应所述第一基准点M设置了所述前靶标A，对应所述第二基准点N设置了所述后靶标B，并且在所述船坞外设置了所述全站仪，通过其内部设置的所述控制模块可以控制所述全站仪实时测量所述前靶标A和所述后靶标B的动态位置坐标，并且，所述控制模块还可以将所述前靶标A的动态位置坐标与所述第一基准点M的位置坐标进行比较，将所述后靶标B的动态位置坐标与所述第二基准点N的位置坐标进行比较，从而可以精确确定所述船体在坐墩过程中的实时位置偏差，并且操作人员可以根据得到的所述船体的位置偏差来实时调整所述船体的位置直至所述船体坐墩完成，因此，可以保证所述船体坐墩准确，且通过所述全站仪实时测量所述前靶标A和所述后靶标B的动态位置坐标，使得测量数据精度较高，测量精度可以达到3mm，所述全站仪可以通过所述控制模块自动旋转跟踪所述前靶标A和所述后靶标B，自动化程度高，使得效率较人工测量高，节省了人力，也减少了传统测量的重复性布设环节，易于船坞现场的应用，由于坐墩误差过大会造成姿态错误甚至使所述船体受损，高精度的空间定位可以保证所述船体在坐墩的过程中偏差不会过大，最后坐墩完成也不易受损。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
需要说明的是，在本发明中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种船体空间精确定位系统，用于船体坐墩，其特征在于，其包括：
第一基准点M和第二基准点N，分别对应设于船坞内的预设位置；
前靶标A和后靶标B，分别设于船体上，且所述前靶标A与所述第一基准点M上下对应，所述后靶标B与所述第二基准点N上下对应；
用于实时测量所述前靶标A和所述后靶标B动态位置坐标的全站仪，其设于所述船坞外部；
控制模块，设于所述全站仪内，其用于控制所述全站仪周期性测量所述前靶标A和所述后靶标B的动态位置坐标，并将所述前靶标A的动态位置坐标与所述第一基准点M的位置坐标进行比较，将所述后靶标B的动态位置坐标与所述第二基准点N的位置坐标进行比较，确定所述船体的位置偏差。
2.如权利要求1所述的船体空间精确定位系统，其特征在于，所述控制模块包括：
第一计算模块，其根据测量的所述前靶标A和所述后靶标B的动态位置坐标，分别计算所述前靶标A与所述第一基准点M的位置偏差值ΔPA，所述后靶标B与所述第二基准点N的位置偏差值ΔPB；
计算公式如下：
ΔPA＝(XA,YA,ZA)-(XM,YM,ZM),
ΔPB＝(XB,YB,ZB)-(XN,YN,ZN),
其中，(XA,YA,ZA)为所述前靶标A的动态位置坐标，(XM,YM,ZM)为所述第一基准点M的位置坐标；
(XB,YB,ZB)为所述后靶标B的动态位置坐标，(XN,YN,ZN)为所述第二基准点N的位置坐标。
3.如权利要求1所述的船体空间精确定位系统，其特征在于，所述控制模块还包括：
第二计算模块，其根据测量的所述前靶标A和所述后靶标B的动态位置坐标，分别计算每隔Δt时间所述前靶标A和所述后靶标B的下降速度；
所述前靶标A和所述后靶标B下降速度的计算公式如下：
VA2＝((XA2,YA2,ZA2)-(XA1,YA1,ZA1))/Δt,
VB2＝((XB2,YB2,ZB2)-(XB1,YB1,ZB1))/Δt,
其中，(XA2,YA2,ZA2)为所述前靶标A在t2时刻的位置坐标，(XA1,YA1,ZA1)为所述前靶标A在t1时刻的位置坐标，t2比t1大Δt，VA2为所述前靶标A在t1时刻至t2时刻的下降速度；
(XB2,YB2,ZB2)为所述后靶标B在t2时刻的位置坐标，(XB1,YB1,ZB1)为所述后靶标B在t1时刻的位置坐标，VB2为所述后靶标B在t1时刻至t2时刻的下降速度。
4.如权利要求3所述的船体空间精确定位系统，其特征在于，所述控制模块还包括：
第三计算模块，其根据所述第二计算模块计算得到的所述前靶标A的下降速度VA2和所述后靶标B的下降速度VB2以及所述前靶标A在t2时刻的位置坐标(XA2,YA2,ZA2)和所述后靶标B在t2时刻的位置坐标(XB2,YB2,ZB2)，计算经过Δt时间后在t3时刻的所述前靶标A的位置坐标(XA3,YA3,ZA3)和所述后靶标B的位置坐标(XB3,YB3,ZB3)；
计算公式如下：
(XA3,YA3,ZA3)＝VA2×Δt+(XA2,YA2,ZA2)，
(XB3,YB3,ZB3)＝VB2×Δt+(XB2,YB2,ZB2)。
5.如权利要求1所述的船体空间精确定位系统，其特征在于，所述船体空间精确定位系统还包括：
设于所述船坞外部的多个控制点，所述全站仪通过多个所述控制点采用后方交会的方法确定其位置坐标。
6.一种船体空间精确定位方法，用于船体坐墩，其特征在于，其包括以下步骤：
在船坞内部的预设位置分别设置第一基准点M和第二基准点N；
在所述船坞外部安装全站仪；
在船体对应所述第一基准点M的位置安装前靶标A，对应所述第二基准点N的位置安装后靶标B；
控制所述全站仪每间隔Δt时间测量所述前靶标A和所述后靶标B的动态位置坐标，并将所述前靶标A的动态位置坐标与所述第一基准点M的位置坐标相比较，将所述后靶标B的动态位置坐标与所述第二基准点N的位置坐标相比较，确定所述船体的位置偏差，并计算所述船体的下降速度，直至所述船体坐墩完成。
7.如权利要求6所述的船体空间精确定位方法，其特征在于，所述控制所述全站仪每间隔Δt时间测量所述前靶标A和所述后靶标B的动态位置坐标，并将所述前靶标A的动态位置坐标与所述第一基准点M的位置坐标相比较，将所述后靶标B的动态位置坐标与所述第二基准点N的位置坐标相比较，确定所述船体的位置偏差，并计算所述船体的下降速度，直至所述船体坐墩完成，具体包括：
所述全站仪内设有用于控制所述全站仪转动并测量所述前靶标A和所述后靶标B的动态位置坐标的控制模块，
所述控制模块包括第一计算模块，其根据每次测量的所述前靶标A和所述后靶标B的动态位置坐标，分别计算所述前靶标A与所述第一基准点M的位置偏差值ΔPA，所述后靶标B与所述第二基准点N的位置偏差值ΔPB；
计算公式如下：
ΔPA＝(XA,YA,ZA)-(XM,YM,ZM),
ΔPB＝(XB,YB,ZB)-(XN,YN,ZN),
其中，(XA,YA,ZA)为所述前靶标A的动态位置坐标，(XM,YM,ZM)为所述第一基准点M的位置坐标；
(XB,YB,ZB)为所述后靶标B的动态位置坐标，(XN,YN,ZN)为所述第二基准点N的位置坐标。
8.如权利要求7所述的船体空间精确定位方法，其特征在于，所述控制模块还包括：
第二计算模块，其根据测量的所述前靶标A和所述后靶标B的动态位置坐标，分别计算每隔Δt时间所述前靶标A和所述后靶标B的下降速度；
所述前靶标A和所述后靶标B下降速度的计算公式如下：
VA2＝((XA2,YA2,ZA2)-(XA1,YA1,ZA1))/Δt,
VB2＝((XB2,YB2,ZB2)-(XB1,YB1,ZB1))/Δt,
其中，(XA2,YA2,ZA2)为所述前靶标A在t2时刻的位置坐标，(XA1,YA1,ZA1)为所述前靶标A在t1时刻的位置坐标，t2比t1大Δt，VA2为所述前靶标A在t1时刻至t2时刻的下降速度；
(XB2,YB2,ZB2)为所述后靶标B在t2时刻的位置坐标，(XB1,YB1,ZB1)为所述后靶标B在t1时刻的位置坐标，VB2为所述后靶标B在t1时刻至t2时刻的下降速度。
9.如权利要求8所述的船体空间精确定位方法，其特征在于，所述控制模块还包括：
第三计算模块，其根据所述第二计算模块计算得到的所述前靶标A的下降速度VA2和所述后靶标B的下降速度VB2以及所述前靶标A在t2时刻的位置坐标(XA2,YA2,ZA2)和所述后靶标B在t2时刻的位置坐标(XB2,YB2,ZB2)，计算经过Δt时间后在t3时刻的所述前靶标A的位置坐标(XA3,YA3,ZA3)和所述后靶标B的位置坐标(XB3,YB3,ZB3)；
计算公式如下：
(XA3,YA3,ZA3)＝VA2×Δt+(XA2,YA2,ZA2)，
(XB3,YB3,ZB3)＝VB2×Δt+(XB2,YB2,ZB2)；
并且所述控制模块控制所述全站仪依次朝向t3时刻的所述前靶标A的位置坐标(XA3,YA3,ZA3)和所述后靶标B的位置坐标(XB3,YB3,ZB3)的方向旋转。
10.如权利要求6所述的船体空间精确定位方法，其特征在于，在船坞内部的预设位置分别设置第一基准点M和第二基准点N，具体包括：在所述船坞外部设置多个控制点，所述第一基准点M和第二基准点N根据多个所述控制点的位置坐标确定其位置坐标。
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