CN106597004A - 陆基船舶航速测量装置和测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种陆基船舶航速测量装置和测量方法，在支架以及中心轴上安装有量角器、测距仪，计时器和指针，且量角器的中心点、测距仪的转动中心和指针的转动中心与中心轴心处于同一垂线上，测量过程中，通过可绕中心轴的轴心转动的测距仪分别测量并记录目标船舶航行至第一参考点P₁和第二参考点P₂时与观测点之间的第一距离D₁和第二距离D₂；通过计时器计算目标船舶从第一参考点P₁航行至第二参考点P₂所花的时间dt；以及通过指针在量角器上指示当测距仪分别测量并记录第一距离D₁和第二距离D₂时所对应的第一方位角α和第二方位角β后，通过公式即可准确得到目标船舶从第一参考点P₁航行至第二参考点P₂的平均航速υ。

Description

陆基船舶航速测量装置和测量方法

技术领域

本发明涉及船舶航速测量技术领域，特别涉及一种陆基船舶航速测量装置和测量方法。

背景技术

在船舶航速测量中，公知的测量方法主要有基于GPS定位原理的测量方法和基于多普勒原理的测量方法。这两种方法虽然准确度较高，但是，均必须提前在待测速船舶上放置相应的电子仪器，并随船舶航行以实现航速测量，测量过程非常繁琐且需使用造价昂贵的电子仪器，相应的测量成本高。另外，上述测量方法只适合于对特定船舶（能将电子仪器提前放置于上的船舶）进行航速测量的情况，而对于一些无法将电子仪器提前放置到其上的过往船舶，无法采用上述两种测量方法，这时，需在岸上对过往船舶进行航速测量，而目前，还没有单独在岸上对过往船舶进行航速测量的准确、有效方法。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种陆基船舶航速测量装置和测量方法，旨在单独在岸上对过往船舶进行准确、有效的航速测量。

为实现上述目的，本发明提出一种陆基船舶航速测量装置，包括：

支架，所述支架设有垂向的中心轴；

量角器，所述量角器装于所述支架或者所述中心轴上；

测距仪，所述测距仪装于所述中心轴位于所述量角器上方的位置，并可绕中心轴的轴心转动，用于分别测量并记录目标船舶航行至第一参考点P₁和第二参考点P₂时与观测点之间的第一距离D₁和第二距离D₂；

计时器，所述计时器用于计算目标船舶从所述第一参考点P₁航行至所述第二参考点P₂所花的时间dt；

以及指针，所述指针装于所述测距仪上，并随所述测距仪转动，用于在所述量角器上指示当所述测距仪分别测量并记录所述第一距离D₁和所述第二距离D₂时，所对应的第一方位角α和第二方位角β；

所述量角器的中心点、所述测距仪的转动中心和所述指针的转动中心与所述中心轴的轴心处于同一垂线上，在余弦定理的基础上，根据计算公式计算得到所述目标船舶从所述第一参考点P₁航行至所述第二参考点P₂的平均航速υ。

本发明还提出一种陆基船舶航速测量方法，包括步骤：

S1、将支架放置在岸上并找平，以使支架上的中心轴与地平面大致垂直，从而使装于所述支架或者所述中心轴上且中心点与所述中心轴的轴心处于同一垂线上的量角器、装于所述中心轴位于所述量角器上方位置并可绕中心轴的轴心转动的测距仪、以及连于所述测距仪并可随所述测距仪绕中心轴的轴心转动的指针分别与地平面大致平行；

S2、将所述测距仪转动至正对第一参考点P₁的位置，待目标船舶航至第一参考点P₁位置时，分别记录所示计时器显示的第一时间t₁、位于所述第一参考点P₁的所述目标船舶与观测点之间的第一距离D₁、以及所述指针在所述量角器上所指的第一方位角α；

S3、将所述测距仪转动至正对第二参考点P₂的位置，待所述目标船舶航至第二参考点P₂位置时，记录计时器的第二时间t₂、由第二时间t₂和第一时间t₁的时间差得到所述目标船舶从所述第一参考点P₁航行至所述第二参考点P₂所花的时间dt，同时，分别记录位于第二参考点P₂的所述目标船舶与所述观测点之间的第二距离D₂以及所述指针在所述量角器上所指的第二方位角β；

S4、在余弦定理的基础上，根据计算公式计算得到所述目标船舶从所述第一参考点P₁航行至所述第二参考点P₂的平均航速υ。

本发明技术方案的在支架以及中心轴上安装有量角器、测距仪，计时器以及指针，且量角器的中心点、测距仪的转动中心和指针的转动中心与所述中心轴心处于同一垂线上，测量过程中，通过可绕中心轴的轴心转动的测距仪分别测量并记录所述目标船舶航行至第一参考点P₁和第二参考点P₂时与观测点之间的第一距离D₁和第二距离D₂；通过计时器计算目标船舶从第一参考点P₁航行至第二参考点P₂所花的时间dt；以及通过随所述测距仪转动的指针在所述量角器上指示当所述测距仪分别测量并记录第一距离D₁和第二距离D₂时所对应的第一方位角α和第二方位角β之后，通过计算公式 即可计算并准确得到目标船舶从第一参考点P₁航行至第二参考点P₂的平均航速υ，从而单独在岸上实现对过往船舶进行准确、有效的航速测量。

附图说明

图1为本发明陆基船舶航速测量装置的侧视图；

图2为本发明陆基船舶航速测量装置的俯视图；

图3为本发明进行航速测量过程的示意图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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作出创造性劳动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。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后、顶、底、内、外、垂向、横向、纵向，逆时针、顺时针、周向、径向、轴向……），则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态（如附图所示）下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”或者“第二”等的描述，则该“第一”或者“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明提出一种陆基船舶航速测量装置。

本发明实施例中，如图1至3所示，该陆基船舶航速测量装置，包括支架1、量角器2、测距仪3、计时器4以及指针5。

其中，所述支架1设有垂向的中心轴11。

所述量角器2装于所述支架1或者所述中心轴11上，在测量目标船舶6航速的过程中，所述量角器2保持不动。因此，所述量角器最好固紧于所述支架1或者所述中心轴11上。当然，在能保证所述量角器2在测量所述目标船舶6航速的过程保持不动的情况下，所述量角器2也可以不采用固紧的方式。

所述测距仪3装于所述中心轴11位于所述量角器2上方的位置，并可绕中心轴11的轴心（或者称所述中心轴11的轴线）转动，用于分别测量并记录所述目标船舶6航行至第一参考点P₁和第二参考点P₂时与观测点之间的第一距离D₁和第二距离D₂。可以理解的是，所述第一参考点P₁和所述第二参考点P₂可以根据测量需要而选定，最好能选择两个具有代表性的船舶必经位置分别作为所述第一参考点P₁和所述第二参考点P₂。应当说明的是，所述测距仪3为现有技术，并为本领域的技术人员所熟知，例如可以采用激光测距仪、红外测距仪或者声波测距仪等，优选激光测距仪，这里不对其具体结构以及工作原理进行赘述。

所述计时器4用于计算目标船舶6从所述第一参考点P₁航行至所述第二参考点P₂所花的时间dt。具体地，所述计时器4可以为电子式或者机械式的秒表。

所述指针5装于所述测距仪3上，并可随所述测距仪3转动，用于在所述量角器2上指示当所述测距仪3分别测量并记录所述第一距离D₁和所述第二距离D₂时，所对应的第一方位角α和第二方位角β。可以理解的，所述观测点指测距仪3的观测点，该观测点最好与所述中心轴11的轴心处于同一垂线上，且在航速测量的过程中，最好保持所述支架1不动，以免影响测量精度。

所述量角器2的中心点、所述测距仪3的转动中心和所述指针5的转动中心与所述中心轴11的轴心处于同一垂线上。测量过程中，通过可绕中心轴11的轴心转动的测距仪3分别测量并记录所述目标船舶6航行至第一参考点P₁和第二参考点P₂时与观测点之间的第一距离D₁和第二距离D₂；通过计时器4计算目标船舶6从第一参考点P₁航行至第二参考点P₂所花的时间dt；以及通过随所述测距仪3转动的指针5在所述量角器2上指示当所述测距仪3分别测量并记录第一距离D₁和第二距离D₂时所对应的第一方位角α和第二方位角β之后，通过计算公式 即可计算并准确得到目标船舶从第一参考点P₁航行至第二参考点P₂的平均航速υ，从而单独在岸上实现对过往船舶进行准确、有效的航速测量。

在本发明实施例中，如图1、图2所示，所述指针5一侧固紧于所述测距仪3，并可随所述测距仪3绕所述中心轴11的轴心转动，所述指针5的另一侧径向向外延伸，并在水平方向上越过所述量角器2的边缘，并可指示所述量角器2的方位角。所述计时器4固设于所述指针5越过所述量角器2的位置上，并可随所述指针5绕所述中心轴11的轴心转动。便于同时观测所述指针5指示的方位角和所述计时器4所显示的时间。

具体地，所述量角器2可以采用造价低廉的圆形或者半圆形的角度尺，圆形或者半圆形的角度尺的表面设有圆周分布的角度线，所述指针5与相应的角度线相对时，可以得到相应的方位角。所述圆形或者半圆形的角度尺为现有技术，且为本领域的技术人员所熟知，这里不再对其具体结构以及使用方法进行赘述。

除了上述实施方式之外，所述量角器2也可以采用罗盘，罗盘相对于圆形或者半圆形的角度尺，结构强度更高，使用寿命更长，且精度更高。

具体地，如图1所示，所述支架1最好采用可收叠式的支架，例如采用相机或者水准测量仪的三角支架，此类支架携带和使用方便。且自带水准器或者气泡水平仪（未图示），以便于进行所述支架1的找平工作，从而通过找平操作使所述中心轴1与地平面垂直。

本发明还提出一种陆基船舶航速测量方法，

在本发明实施例中，如图1至3所示，该陆基船舶航速测量方法包括步骤：

S1、将支架1放置在岸上并找平，以使所述支架1上的中心轴11与地平面大致垂直，从而使装于所述支架1或者所述中心轴11上且中心点与所述中心轴11的轴心处于同一垂线上的量角器2、装于所述中心轴11位于所述量角器2上方位置并可绕中心轴11的轴心转动的测距仪3、以及连于所述测距仪3并可随所述测距仪3绕中心轴11的轴心转动的指针5分别与地平面大致平行，以保证各测量数据的准确性。

具体地，所述支架1最好采用可收叠式的支架，例如采用相机或者水准测量仪的三角支架，此类支架携带和使用方便。且最好自带水准器或者气泡水平仪，以便于进行所述支架的找平工作，以通过找平使所述中心轴11与地平面垂直。

S2、将所述测距仪3转动至正对第一参考点P₁的位置，待目标船舶6航至第一参考点P₁位置时，分别记录所述计时器显示的第一时间t₁、位于所述第一参考点P₁的所述目标船舶与观测点之间的第一距离D₁、以及所述指针在所述量角器2上所指的第一方位角α。

S3、将所述测距仪转动（如图所示为顺时针转动）至正对第二参考点P₂的位置，待所述目标船舶6航至第二参考点P₂位置时，记录所述计时器4的第二时间t₂、由第二时间t₂和第一时间t₁的时间差得到所述目标船舶6从所述第一参考点P₁航行至所述第二参考点P₂所花的时间dt，同时，分别记录位于第二参考点P₂的所述目标船舶6与所述观测点之间的第二距离D₂以及所述指针5在所述量角器2上所指的第二方位角β；

具体地，所述第一参考点P₁和所述第二参考点P₂可以根据测量需要而选定，最好能选择两个具有代表性的船舶必经位置分别作为第一参考点P₁和所述第二参考点P₂。其中，第一参考点P₁位于上游，第二参考点P₂位于下游。所述计时器4可以在目标船舶6航至第一参考点P₁位置时开始计时，可以在目标船舶6航至第二参考点P₂位置时停止计时，这种方式，可提高计时的精度。这时，第一时间t₁可以为零或者其他，为零时，所述第二时间t₁即等于所述目标船舶6从所述第一参考点P₁航行至所述第二参考点P₂所花的时间dt。

S4、在余弦定理的基础上，根据计算公式计算得到所述目标船舶6从所述第一参考点P₁航行至所述第二参考点P₂的平均航速υ。

具体地，所述计算公式中，需先利用余弦定理，通过计算出第一参考点P₁和第一参考点P₂的距离。最终，准确得到所述目标船舶从第一参考点P₁航行至第二参考点P₂的平均航速υ，从而单独在岸上实现对过往船舶进行准确、有效的航速测量。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.陆基船舶航速测量装置，其特征在于，包括：

支架，所述支架设有垂向的中心轴；

量角器，所述量角器装于所述支架或者所述中心轴上；

测距仪，所述测距仪装于所述中心轴位于所述量角器上方的位置，并可绕中心轴的轴心转动，用于分别测量并记录目标船舶航行至第一参考点P₁和第二参考点P₂时与观测点之间的第一距离D₁和第二距离D₂；

计时器，所述计时器用于计算目标船舶从所述第一参考点P₁航行至所述第二参考点P₂所花的时间dt；

以及指针，所述指针装于所述测距仪上，并随所述测距仪转动，用于在所述量角器上指示当所述测距仪分别测量并记录所述第一距离D₁和所述第二距离D₂时，所对应的第一方位角α和第二方位角β；

所述量角器的中心点、所述测距仪的转动中心和所述指针的转动中心与所述中心轴的轴心处于同一垂线上，在余弦定理的基础上，根据计算公式可计算得到所述目标船舶从所述第一参考点P₁航行至所述第二参考点P₂的平均航速υ。

2.如权利要求1所述的陆基船舶航速测量装置，其特征在于：所述量角器固紧于所述支架或者所述中心轴上。

3.如权利要求1所述的陆基船舶航速测量装置，其特征在于：所述计时器为电子式或者机械式的秒表。

4.如权利要求1所述的陆基船舶航速测量装置，其特征在于：所述指针一侧固紧于所述测距仪，并可随所述测距仪绕所述中心轴的轴心转动，所述指针的另一侧径向向外延伸，并在水平方向上越过所述量角器的边缘，可指示所述量角器的方位角，所述计时器固设于所述指针越过所述量角器的位置上，并可随所述指针绕所述中心轴的轴心转动。

5.如权利要求1所述的陆基船舶航速测量装置，其特征在于：所述量角器为圆形或者半圆形的角度尺，又或者为罗盘。

6.如权利要求1至5中任意一项所述的陆基船舶航速测量装置，其特征在于：所述支架为可折叠的三角支架，且自带水准器或者气泡水平仪。

7.陆基船舶航速测量方法，其特征在于，包括步骤：

S1、将支架放置在岸上并找平，以使支架上的中心轴与地平面大致垂直，从而使装于所述支架或者所述中心轴上且中心点与所述中心轴的轴心处于同一垂线上的量角器、装于所述中心轴位于所述量角器上方位置并可绕中心轴的轴心转动的测距仪、以及连于所述测距仪并可随所述测距仪绕中心轴的轴心转动的指针分别与地平面大致平行；

S2、将所述测距仪转动至正对第一参考点P₁的位置，待目标船舶航至第一参考点P₁位置时，分别记录所示计时器显示的第一时间t₁、位于所述第一参考点P₁的所述目标船舶与观测点之间的第一距离D₁、以及所述指针在所述量角器上所指的第一方位角α；

S3、将所述测距仪转动至正对第二参考点P₂的位置，待所述目标船舶航至第二参考点P₂位置时，记录计时器的第二时间t₂、由第二时间t₂和第一时间t₁的时间差得到所述目标船舶从所述第一参考点P₁航行至所述第二参考点P₂所花的时间dt，同时，分别记录位于第二参考点P₂的所述目标船舶与所述观测点之间的第二距离D₂以及所述指针在所述量角器上所指的第二方位角β；

S4、在余弦定理的基础上，根据计算公式计算得到所述目标船舶从所述第一参考点P₁航行至所述第二参考点P₂的平均航速υ。

8.如权利要求7所述的陆基船舶航速测量方法，其特征在于：步骤S1中，通过支架自带的水准器或者气泡水平仪完成找平操作。

9.如权利要求7所述的陆基船舶航速测量方法，其特征在于：所述计时器在目标船舶航至第一参考点P₁位置时开始计时，目标船舶航至第二参考点P₂位置时停止计时。

10.如权利要求9所述的陆基船舶航速测量方法，其特征在于：第一时间t₁为零，所述第二时间t₁等于所述目标船舶从所述第一参考点P₁航行至所述第二参考点P₂所花的时间dt。