CN117092629B - 一种海底三维测距方法 - Google Patents
一种海底三维测距方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117092629B CN117092629B CN202311347452.2A CN202311347452A CN117092629B CN 117092629 B CN117092629 B CN 117092629B CN 202311347452 A CN202311347452 A CN 202311347452A CN 117092629 B CN117092629 B CN 117092629B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- laser beam
- laser
- dimensional psd
- psd sensor
- horizontal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 title claims description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 17
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims abstract description 11
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 15
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 6
- 238000001514 detection method Methods 0.000 abstract description 4
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S11/00—Systems for determining distance or velocity not using reflection or reradiation
- G01S11/12—Systems for determining distance or velocity not using reflection or reradiation using electromagnetic waves other than radio waves
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
本发明公开了一种海底三维测距方法，包括安装在被测物体表面的感测端和安装在已知坐标系不动端的激光发射端，在感测端设置了两个垂直布置的一维PSD传感器，在激光发射端设置了十字激光束激光发射器和一字激光束激光发射器，这两个激光发射器之间具有一设定的偏转角度。使用时，使两个一维PSD传感器同时能够接收到十字激光束激光发射器发射的十字型激光束，以及使水平向一维PSD传感器接收到一字激光束激光发射器发射的一字激光束。在被测物体推进的过程中，能够利用感测端的两个一维PSD传感器的检测数据以及两个激光发射器之间的角度，可计算得到被测物体的竖向位移量、水平向位移量、以及被测物体沿前后向推出距离量。
Description
技术领域
本发明涉及海底测距技术领域，特别是涉及一种海底三维测距方法。
背景技术
海底沉管隧道是以先在岸边深坞分段预制沉管管节，再由拖轮将分段预制的管节浮运至目标安装位置后顺序沉水安装的方式构建。沉管隧道这种将分段管节顺序安装的建造方式，对相邻管节之间的安装精度要求非常高，而传统的GPS定位方式需要在高出水面一定高度的情况下才能使用，其显然不适合水下区域的定位要气。因此如何在海底精确的测量沉管管节的实时三维位移量，以保证相邻管节之间的安装精度，这是一个需要解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种海底三维测距方法。
为实现本发明的目的所采用的技术方案是：
一种海底三维测距方法，包括：感测端和激光发射端；
所述感测端包括：竖向一维PSD传感器和水平向一维PSD传感器；
所述激光发射端包括：十字激光束激光发射器和一字激光束激光发射器，所述十字激光束激光发射器的激光发射方向沿前后向设置；所述一字激光束激光发射器的激光发射方向与十字激光束激光发射器的激光发射方向之间绕竖向具有一设定的偏转角度θ；
将所述感测端安装在被测物体表面，激光发射端安装在已知坐标系的不动端，使激光发射端的十字激光束激光发射器的激光发射方向与被测物体的目标推进方向一致，并使十字激光束激光发射器发射的十字型激光束的中心位于竖向一维PSD传感器和水平向一维PSD传感器夹角位置，以使竖向一维PSD传感器能够接收到十字激光束激光发射器发射的十字型激光束的横向激光束，同时水平向一维PSD传感器能够接收到十字激光束激光发射器发射的十字型激光束的竖向激光束；以及使一字激光束激光发射器发射的一字型激光束的中心位于水平向一维PSD传感器上方位置，使水平向一维PSD传感器能够接收到一字激光束激光发射器发射的沿竖向的一字激光束；
在被测物体推进的过程中：
1，利用感测端的竖向一维PSD传感器检测到的在其光敏面上的十字激光束激光发射器发射的激光束的坐标变化数据，得到被测物体的竖向Z轴位移量；
2，利用感测端的水平向一维PSD传感器检测到的在其光敏面上的十字激光束激光发射器发射的激光束的坐标变化数据，得到被测物体的水平向X轴位移量；
3，利用水平向一维PSD传感器检测到的在其光敏面上的十字激光束激光发射器发射的激光束的坐标和水平向一维PSD传感器检测到的在其光敏面上的一字激光束激光发射器发射的激光束的坐标之间的差值，以及十字激光束激光发射器和一字激光束激光发射器之间的偏转角度θ，根据三角测量原理，计算出被测物体当前位置距离激光发射端的距离值，前一位置的距离值和后一位置的距离值之间的差值，即为被测物体在两个位置之间的沿前后向的推出距离量。
在上述技术方案中，所述竖向一维PSD传感器位于水平向一维PSD传感器的靠左侧上方位置；竖向一维PSD传感器沿竖向Z轴设置，水平向一维PSD传感器沿水平向X轴设置。
在上述技术方案中，感测端还包括感测端防护罩，感测端防护罩采用有机玻璃制作，罩在竖向一维PSD传感器和水平向一维PSD传感器***。
在上述技术方案中，激光发射端还包括激光发射端防护罩，激光发射端防护罩采用有机玻璃制作，罩在十字激光束激光发射器和一字激光束激光发射器***，保证激光发射端防护罩内部的隔水性。
在上述技术方案中，被测物体当前位置距离激光发射端的距离值Y的计算公式如下：
；其中，X为当前位置下水平向一维PSD传感器检测到的在其光敏面上的十字激光束激光发射器发射的激光束的坐标，x为当前位置下水平向一维PSD传感器检测到的在其光敏面上的一字激光束激光发射器发射的激光束的坐标。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明设计了安装在被测物体表面的感测端和安装在已知坐标系不动端的激光发射端，在感测端设置了两个垂直布置的一维PSD传感器，在激光发射端设置了一个十字激光束激光发射器和一个一字激光束激光发射器，这两个激光发射器的激光发射方向之间绕竖向具有一设定的偏转角度θ。使用时，将感测端安装在被测物体表面，激光发射端安装在已知坐标系的不动端，使十字激光束激光发射器发射的十字型激光束的中心位于竖向一维PSD传感器和水平向一维PSD传感器夹角位置，以使竖向一维PSD传感器能够接收到十字激光束激光发射器发射的十字型激光束的横向激光束，同时水平向一维PSD传感器能够接收到十字激光束激光发射器发射的十字型激光束的竖向激光束；以及使水平向一维PSD传感器能够接收到一字激光束激光发射器发射的沿竖向的一字激光束。在被测物体推进的过程中，能够利用感测端的两个一维PSD传感器的检测数据以及两个激光发射器之间的角度θ，计算得到被测物体的竖向Z轴位移量、水平向X轴位移量、以及被测物体沿前后向Y轴的推出距离量。
附图说明
图1所示为本发明的海底三维测距方法的示意图。
图2所示为本发明的海底三维测距方法的两个一维PSD传感器接收激光束的示意图。
图3所示为本发明的海底三维测距方法的测量沿前后向推出距离量的原理示意图。
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，可以根据以上附图获得其他的相关附图。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
一种海底三维测距方法，参见附图1，包括：感测端1和激光发射端2，所述感测端1用于安装在被测物体表面，所述激光发射端2用于安装在已知坐标系的不动端，通过感测端1接收激光发射端2发射来的激光束。
所述感测端1包括：相互垂直设置的竖向一维PSD传感器1-1和水平向一维PSD传感器1-2，优选的，所述竖向一维PSD传感器1-1位于水平向一维PSD传感器1-2的靠左侧上方位置；竖向一维PSD传感器1-1沿竖向Z轴设置，水平向一维PSD传感器1-2沿水平向X轴设置。
感测端1还包括感测端防护罩1-3，感测端防护罩1-3采用有机玻璃制作，罩在竖向一维PSD传感器1-1和水平向一维PSD传感器1-2***，保证感测端防护罩1-3内部的隔水性；竖向一维PSD传感器1-1和水平向一维PSD传感器1-2的线缆通过水密穿舱接头引出感测端防护罩1-3连接至数据处理***。
所述激光发射端2包括：十字激光束激光发射器2-1、一字激光束激光发射器2-2和激光发射端防护罩2-3，所述十字激光束激光发射器2-1发射的是十字型激光束，十字激光束激光发射器2-1的激光发射方向沿前后向Y轴设置，且十字激光束激光发射器2-1的激光发射方向与被测物体的目标推进方向一致（被测物体的目标推进方向是沿前后向Y轴）；所述一字激光束激光发射器2-2发射的是一字型激光束，一字激光束激光发射器2-2的激光发射方向与十字激光束激光发射器2-1的激光发射方向之间绕竖向Z轴具有一设定的偏转角度θ；所述激光发射端防护罩2-3采用有机玻璃制作，罩在十字激光束激光发射器2-1和一字激光束激光发射器2-2***，保证激光发射端防护罩2-3内部的隔水性。
进一步的说，参见附图2，所述十字激光束激光发射器2-1发射的十字型激光束是沿水平向和竖向，以使感测端1的竖向一维PSD传感器1-1和水平向一维PSD传感器1-2均能接收到十字激光束激光发射器2-1发射的激光（即，竖向一维PSD传感器1-1能够接收到十字激光束激光发射器2-1发射的十字型激光束的横向激光束，同时水平向一维PSD传感器1-2能够接收到十字激光束激光发射器2-1发射的十字型激光束的竖向激光束）；所述一字激光束激光发射器2-2发射的一字型激光束是沿竖向设置，以使感测端1的水平向一维PSD传感器1-2接收到一字激光束激光发射器2-2发射的激光。
参见附图1-附图3，所述海底三维测距方法如下：
使用时，将所述感测端1安装在被测物体表面，激光发射端2安装在已知坐标系的不动端，使激光发射端2的十字激光束激光发射器2-1的激光发射方向与被测物体的目标推进方向一致，并使十字激光束激光发射器2-1发射的十字型激光束的中心位于竖向一维PSD传感器1-1和水平向一维PSD传感器1-2夹角位置，以使竖向一维PSD传感器1-1能够接收到十字激光束激光发射器2-1发射的十字型激光束的横向激光束，同时水平向一维PSD传感器1-2能够接收到十字激光束激光发射器2-1发射的十字型激光束的竖向激光束；以及使一字激光束激光发射器2-2发射的一字型激光束的中心位于水平向一维PSD传感器1-2上方位置，使水平向一维PSD传感器1-2能够接收到一字激光束激光发射器2-2发射的沿竖向的一字激光束。
在被测物体推进的过程中：
1，利用感测端1的竖向一维PSD传感器1-1检测到的在其光敏面上的十字激光束激光发射器2-1发射的激光束的坐标变化数据，可以得到被测物体的竖向Z轴位移量；
2，利用感测端1的水平向一维PSD传感器1-2检测到的在其光敏面上的十字激光束激光发射器2-1发射的激光束的坐标变化数据，可以得到被测物体的水平向X轴位移量；
3，利用水平向一维PSD传感器1-2检测到的在其光敏面上的十字激光束激光发射器2-1发射的激光束的坐标和水平向一维PSD传感器1-2检测到的在其光敏面上的一字激光束激光发射器2-2发射的激光束的坐标之间的差值，以及十字激光束激光发射器2-1和一字激光束激光发射器2-2之间的偏转角度θ，根据三角测量原理，可以计算出被测物体当前位置距离激光发射端2的距离值Y，计算公式如下：
；其中，X为当前位置下水平向一维PSD传感器1-2检测到的在其光敏面上的十字激光束激光发射器2-1发射的激光束的坐标，x为当前位置下水平向一维PSD传感器1-2检测到的在其光敏面上的一字激光束激光发射器2-2发射的激光束的坐标。
前一位置的距离值Y1和后一位置的距离值Y2之间的差值，即为被测物体在两个位置之间的沿前后向Y轴的推出距离量。
以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种海底三维测距方法，其特征在于：包括感测端和激光发射端；
所述感测端包括：竖向一维PSD传感器和水平向一维PSD传感器；
所述激光发射端包括：十字激光束激光发射器和一字激光束激光发射器，所述十字激光束激光发射器的激光发射方向沿前后向设置；所述一字激光束激光发射器的激光发射方向与十字激光束激光发射器的激光发射方向之间绕竖向具有一设定的偏转角度θ；
将所述感测端安装在被测物体表面，激光发射端安装在已知坐标系的不动端，使激光发射端的十字激光束激光发射器的激光发射方向与被测物体的目标推进方向一致，并使十字激光束激光发射器发射的十字型激光束的中心位于竖向一维PSD传感器和水平向一维PSD传感器夹角位置，以使竖向一维PSD传感器接收到十字激光束激光发射器发射的十字型激光束的横向激光束，同时水平向一维PSD传感器接收到十字激光束激光发射器发射的十字型激光束的竖向激光束；以及使一字激光束激光发射器发射的一字型激光束的中心位于水平向一维PSD传感器上方位置，使水平向一维PSD传感器接收到一字激光束激光发射器发射的沿竖向的一字激光束；
在被测物体推进的过程中：
利用感测端的竖向一维PSD传感器检测到的在其光敏面上的十字激光束激光发射器发射的激光束的坐标变化数据，得到被测物体的竖向Z轴位移量；
利用感测端的水平向一维PSD传感器检测到的在其光敏面上的十字激光束激光发射器发射的激光束的坐标变化数据，得到被测物体的水平向X轴位移量；
利用水平向一维PSD传感器检测到的在其光敏面上的十字激光束激光发射器发射的激光束的坐标和水平向一维PSD传感器检测到的在其光敏面上的一字激光束激光发射器发射的激光束的坐标之间的差值，以及十字激光束激光发射器和一字激光束激光发射器之间的偏转角度θ，根据三角测量原理，计算出被测物体当前位置距离激光发射端的距离值，前一位置的距离值和后一位置的距离值之间的差值，即为被测物体在两个位置之间的沿前后向的推出距离量。
2.根据权利要求1所述的海底三维测距方法，其特征在于：所述竖向一维PSD传感器位于水平向一维PSD传感器的靠左侧上方位置；竖向一维PSD传感器沿竖向Z轴设置，水平向一维PSD传感器沿水平向X轴设置。
3.根据权利要求1所述的海底三维测距方法，其特征在于：感测端还包括感测端防护罩，感测端防护罩采用有机玻璃制作，罩在竖向一维PSD传感器和水平向一维PSD传感器***。
4.根据权利要求1所述的海底三维测距方法，其特征在于：激光发射端还包括激光发射端防护罩，激光发射端防护罩采用有机玻璃制作，罩在十字激光束激光发射器和一字激光束激光发射器***。
5.根据权利要求1所述的海底三维测距方法，其特征在于：被测物体当前位置距离激光发射端的距离值Y的计算公式如下：
；
其中，X为当前位置下水平向一维PSD传感器检测到的在其光敏面上的十字激光束激光发射器发射的激光束的坐标，x为当前位置下水平向一维PSD传感器检测到的在其光敏面上的一字激光束激光发射器发射的激光束的坐标。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311347452.2A CN117092629B (zh) | 2023-10-18 | 2023-10-18 | 一种海底三维测距方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311347452.2A CN117092629B (zh) | 2023-10-18 | 2023-10-18 | 一种海底三维测距方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117092629A CN117092629A (zh) | 2023-11-21 |
| CN117092629B true CN117092629B (zh) | 2024-02-09 |
Family
ID=88772058
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202311347452.2A Active CN117092629B (zh) | 2023-10-18 | 2023-10-18 | 一种海底三维测距方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117092629B (zh) |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5000564A (en) * | 1990-03-09 | 1991-03-19 | Spectra-Physics, Inc. | Laser beam measurement system |
| US5798828A (en) * | 1996-03-13 | 1998-08-25 | American Research Corporation Of Virginbia | Laser aligned five-axis position measurement device |
| CN105823441A (zh) * | 2016-04-13 | 2016-08-03 | 中国人民解放军国防科学技术大学 | 一种基于双光敏传感器的光束偏差测量方法 |
| CN107727007A (zh) * | 2017-09-27 | 2018-02-23 | 广东省计量科学研究院（华南国家计量测试中心） | 测量两轴之间对中偏差量的方法 |
| CN109612399A (zh) * | 2018-09-26 | 2019-04-12 | 中铁第勘察设计院集团有限公司 | 基于psd和激光测距的位移形变测量装置及方法 |
| CN109655837A (zh) * | 2017-10-10 | 2019-04-19 | 大族激光科技产业集团股份有限公司 | 一种激光测距方法及激光测距仪 |
| CN112485805A (zh) * | 2020-11-24 | 2021-03-12 | 中国科学院沈阳自动化研究所 | 一种激光三角位移传感器及其测量方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2746807A1 (de) * | 2012-12-20 | 2014-06-25 | Leica Geosystems AG | Selbstkalibrierender Lasertracker und Selbstkalibrierungsverfahren |
-
2023
- 2023-10-18 CN CN202311347452.2A patent/CN117092629B/zh active Active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5000564A (en) * | 1990-03-09 | 1991-03-19 | Spectra-Physics, Inc. | Laser beam measurement system |
| US5798828A (en) * | 1996-03-13 | 1998-08-25 | American Research Corporation Of Virginbia | Laser aligned five-axis position measurement device |
| CN105823441A (zh) * | 2016-04-13 | 2016-08-03 | 中国人民解放军国防科学技术大学 | 一种基于双光敏传感器的光束偏差测量方法 |
| CN107727007A (zh) * | 2017-09-27 | 2018-02-23 | 广东省计量科学研究院（华南国家计量测试中心） | 测量两轴之间对中偏差量的方法 |
| CN109655837A (zh) * | 2017-10-10 | 2019-04-19 | 大族激光科技产业集团股份有限公司 | 一种激光测距方法及激光测距仪 |
| CN109612399A (zh) * | 2018-09-26 | 2019-04-12 | 中铁第勘察设计院集团有限公司 | 基于psd和激光测距的位移形变测量装置及方法 |
| CN112485805A (zh) * | 2020-11-24 | 2021-03-12 | 中国科学院沈阳自动化研究所 | 一种激光三角位移传感器及其测量方法 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| 基于二维PSD的激光准直***研究;华庆元;赵转萍;;中国制造业信息化(第11期);全文 * |
| 基于双2D激光位移传感器的空间运动物***置探测;玄柳;何庆;徐华;于存贵;;电子设计工程(第12期);全文 * |
| 激光三角法在物面倾斜时的测量误差研究;李冬冬;王永强;许增朴;周聪玲;;传感器与微***(第02期);全文 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN117092629A (zh) | 2023-11-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102495420B (zh) | 一种水下目标精确定位***及方法 | |
| CN107390177B (zh) | 一种基于纯测向的被动水下声学定位方法 | |
| CN112505750B (zh) | 一种深拖多道地震拖缆姿态确定方法及处理终端 | |
| CN101389976A (zh) | 用于确定水下航行器的位置的***和方法 | |
| CN107664758B (zh) | 基于长基线或超短基线组网的深海导航定位***及方法 | |
| CN109738902B (zh) | 一种基于同步信标模式的水下高速目标高精度自主声学导航方法 | |
| CN104075072A (zh) | 基于rov平台的海底管道探测装置 | |
| CN115949094B (zh) | 一种沉管隧道安装测控*** | |
| CN116930868A (zh) | 一种基于水声通信的单矢量水听器潜标定位方法及潜标 | |
| CN110543179B (zh) | 一种基于三维稀疏阵列声源方位识别的水面目标躲避方法 | |
| CN117092629B (zh) | 一种海底三维测距方法 | |
| CN108761470B (zh) | 一种基于拖缆形态方程解析的目标定位方法 | |
| CN107037433B (zh) | 一种用于沉管安装的声呐偏差测控***及偏差测控方法 | |
| CN111830462B (zh) | 一种应用于排水深隧工程水下机器人定位的方法及装置 | |
| CN114910024A (zh) | 一种水下淤泥厚度探测方法及其*** | |
| CN108227744A (zh) | 一种水下机器人定位导航***及定位导航方法 | |
| CN111854705A (zh) | 一种水下测绘方法 | |
| CN113608168B (zh) | 水面活动平台用的水声接收器位置实时自校准***和方法 | |
| CN117031454B (zh) | 一种海底非接触式测距方法 | |
| CN108828605A (zh) | 水下定位装置及水下定位方法 | |
| CN112540340B (zh) | 精度误差补偿方法和基于该方法的自校准声信标定位设备 | |
| CN114018224A (zh) | 一种海图水深数据检核***和方法 | |
| CN216013634U (zh) | 一种水面活动平台用的水声接收器位置实时自校准装置 | |
| KR102162159B1 (ko) | 구조체의 침설 유도 방법 | |
| CN219475828U (zh) | 海底管线内检*** |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |