[發明專利]位置參照傳感器

有效

• 申請號: 201080051278.1
• 申請日: 2010-09-20
• 公開（公告）號: CN102667524A
• 公開（公告）日: 2012-09-12
• 發明（設計）人: I·伯赫林
• 申請（專利權）人: 蓋當斯IP有限公司
• 主分類號: G01S17/02
• 分類號: G01S17/02;G01S17/48
• 代理公司: 北京嘉和天工知識產權代理事務所 11269
• 代理人: 嚴慎

技術領域

本發明總地涉及一種位置參照傳感器和/或用于操作位置參照傳感器的方法。更具體地，本發明的實施方案涉及一種位置參照傳感器，其朝向固定到一個或更多個對象的一個或更多個逆向反射(retro-reflective)目標引導來自航海船舶的脈沖激光的垂直扇形光束，并且探測被所述一個或更多個逆向反射目標反射的激光。該位置參照傳感器形成這樣的動態定位系統的一部分，該動態定位系統通過分析被該位置參照傳感器探測到的反射激光來確定航海船舶相對于所述一個或更多個對象的位置。

背景技術

希望能夠連續地確定航海船舶相對于一個或更多個其他對象(諸如另一航海船舶或固定平臺)的位置，動態定位系統可以用于該目的。

一種動態定位系統包括安裝在航海船舶上的位置參照傳感器，圖1和圖2分別是位置參照傳感器10在水平平面和垂直平面的操作的示意圖。位置參照傳感器10包括光學組件12，其封裝在安裝于航海船舶14上的殼體中。光學組件12包括生成激光的垂直扇形光束18的脈沖激光設備16及相關聯的光學器件。殼體和封裝的光學組件12圍繞大致垂直軸20連續地旋轉，如旋轉線24圖示地所示的，或者可替換地，圍繞大致垂直軸振蕩，以順序地、重復地朝向逆向反射目標22引導激光的垂直扇形光束18，逆向反射目標22在水平方向上間隔開并且被固定到一個或更多個對象。光學組件12還包括被安放為與脈沖激光設備16及其相關聯的光學器件相鄰的光電探測器26及相關聯的光學器件。光電探測器26及相關聯的光學器件隨脈沖激光設備16旋轉，并且光電探測器26探測被所述一個或更多個逆向反射目標22反射的激光28。

在操作中，該動態定位系統基于所發射的并且被反射的激光的飛行時間來從光學組件12(因此，從航海船舶14)確定每個逆向反射目標22的范圍。該動態定位系統還可以基于當反射激光28被光電探測器26探測到時光學組件12的旋轉位置來確定相對于每個逆向反射目標22的方位(bearing)。該范圍和方位數據都用于確定航海船舶14相對于逆向反射目標22(因此，一個或更多個對象)的位置。

航海船舶14經受由主要海況引起的縱搖、橫搖和垂蕩運動(heave?motion)。因為激光光束18在垂直方向上成扇形散開(即，發散)，所以很可能的是，如果發生縱搖、橫搖和垂蕩，則垂直扇形光束18將射入(strike)一個或更多個逆向反射目標22。然而，光束發散通常限于光束中心線CL以上和以下大約±8°(圖2)。基于回轉儀的運動傳感器和受監視的傾斜機構因此用于改變光學組件12(因此，激光的垂直扇形光束18)的垂直傾斜角，以進一步補償航海船舶14的縱搖和橫搖運動。受監視的傾斜機構通常能夠在水平面以上和以下傾斜±20°。

即使具有上述位置參照傳感器10，也很可能的是，如果存在航海船舶14的大的縱搖、橫搖或垂蕩運動，則逆向反射目標22中的一個或更多個可能移出激光的垂直扇形光束18的照射場。因此，很可能的是，位置參照傳感器可能被致使不能操作，即使只是暫時性地。因此，存在對用于航海船舶的、補償航海船舶的縱搖、橫搖或垂蕩運動的改進的位置參照傳感器的需求。

發明內容

根據本發明的第一方面，提供一種包括光學組件的位置參照傳感器，所述光學組件包括：

脈沖激光設備，所述脈沖激光設備用于發射激光；

透鏡裝置，所述透鏡裝置包括透鏡鏡頭，所述透鏡鏡頭用于生成所述脈沖激光設備所發射的激光的垂直扇形光束(vertically?fanned?beam)；以及

光電二極管，所述光電二極管包括用于探測被逆向反射目標反射的激光的多個光電探測器，入射在每個光電探測器上的反射激光的水平是可被單獨探測的；

所述位置參照傳感器還包括用于改變所述光學組件的傾斜角的致動器，所述致動器是基于入射在每個光電探測器上的反射激光的水平可自動控制的。

逆向反射目標的理想位置是在激光的垂直扇形光束的垂直中心處，以使得在包括所述位置參照傳感器的航海船舶的縱搖、橫搖或垂蕩運動的情況下，該逆向反射目標將保持在垂直扇形光束的照射場中。入射在每個光電探測器上的反射激光的水平可以用于確定逆向反射目標相對于垂直扇形光束的中心線的垂直位置，并且可以如此控制致動器來改變光學組件的傾斜角，以使得逆向反射目標基本上被定位在垂直扇形光束的中心處，并且使得反射激光可以被光電二極管探測到。透鏡鏡頭有利地使垂直扇形光束的輸出信號幅度的一致性最大，從而進一步改進致動器所提供的自動傾斜角控制。