[發明專利]一種組合式水下定位設備的標定方法

有效

• 申請號: 202310894786.5
• 申請日: 2023-07-20
• 公開（公告）號: CN116625240B
• 公開（公告）日: 2023-09-19
• 發明（設計）人: 楊潤來;鎖旭宏;李允良;張乃受;成益品;管澤旭;王強;寧進進;于博;宋智強;安鳴贊
• 申請（專利權）人: 中交第一航務工程局有限公司;中交一航局第二工程有限公司;人工智能與數字經濟廣東省實驗室（深圳）
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00;G01B11/26;G06F17/11
• 代理公司: 青島清泰聯信知識產權代理有限公司 37256
• 代理人: 張玲

1.一種組合式水下定位設備的標定方法，其特征在于，

所述組合式水下定位設備包括儀器箱、安裝于所述儀器箱內的攝像位移計和拉線位移計；所述攝像位移計包括并排設置的兩臺相機；所述拉線位移計包括可轉動的拉桿、貫穿所述拉桿且可伸縮的拉線、測定所述拉線長度的拉線編碼器和測定所述拉線方向的激光測角裝置；

所述組合式水下定位設備的標定方法包括以下步驟：

S1、分別建立基于所述儀器箱的坐標系、基于所述攝像位移計的坐標系、基于所述拉線位移計的坐標系；將坐標系的原點記作，位于儀器箱頂面的中心，將坐標系的主軸記作軸，軸朝向攝像位移計的拍攝方向；

S2、將所述儀器箱放置于地面上并使其保持水平狀態；在軸上間隔設置兩個參考點、，將其在坐標系下的坐標分別記作、；沿軸方向間隔設置多個標靶并在每一標靶上布設多個標靶點，對所有所述標靶點編號并記作，其中，或或…或；

S3、架設全站儀以測量、、及于全站儀坐標系下的坐標，將其分別記作、、、；利用攝像位移計測量于坐標系下的坐標，將其記作；利用拉線位移計測量于坐標系下的坐標，將其記作；

S4、通過、、于全站儀坐標系下的坐標和于坐標系下的坐標，解算全站儀坐標系向坐標系轉換時的全站儀坐標系轉換參數；根據所述全站儀坐標系轉換參數，將于全站儀坐標系下的坐標換算為于坐標系下的坐標，將其記作；所述全站儀坐標系轉換參數包括水平方向角和高度轉換系數，全站儀坐標系轉換參數的解算包括以下步驟：

S41、在全站儀坐標系下，將、、的坐標與坐標相減以歸置零，得到、、歸置零后的新坐標，將其分別記作、、，此時；

S42、計算水平方向角，；

S43、根據式（1）計算轉換到坐標系下的坐標，根據式（2）計算轉換到坐標系下的坐標；根據式（3）計算第一高度轉換系數和第二高度轉換系數；

（1）；

（2）；

（3）；

S5、利用和，建立標靶點的第一觀測方程，以解算坐標系向坐標系轉換時的攝像位移計坐標系轉換參數；

S6、利用和，建立標靶點的第二觀測方程，以解算坐標系向坐標系轉換時的拉線位移計坐標系轉換參數。

2.根據權利要求1所述的組合式水下定位設備的標定方法，其特征在于，在步驟S4中，所述全站儀坐標系轉換參數的解算包括以下步驟：

S44、全站儀坐標系轉換精度驗證：判斷、是否位于范圍內，為預設測量容差；判斷是否等于、是否等于；判斷和是否相等；若三項判斷結果均為是，則驗證通過；若三項判斷結果中任一項為否，則驗證未通過，重新架設全站儀測量、、及于全站儀坐標系下的坐標，然后重新執行步驟S4。

3.根據權利要求2所述的組合式水下定位設備的標定方法，其特征在于，在步驟S4中，于坐標系下的坐標的解算包括以下步驟：

S45、在全站儀坐標系下，將的坐標與坐標相減以歸置零，得到歸置零后的新坐標，將其記作；

S46、根據式（4）計算轉換到坐標系下的坐標；

（4）。

4.根據權利要求3所述的組合式水下定位設備的標定方法，其特征在于，

在步驟S1中，將坐標系的原點記作，位于攝像位移計的一相機的攝像中心，將坐標系的主軸記作軸，軸朝向該相機主光軸方向，將坐標系的橫軸記作軸，軸朝向攝像位移計的另一相機的攝像中心；

在步驟S5中，攝像位移計坐標系轉換參數的解算包括以下步驟：

S51、建立標靶點的第一觀測方程，表示為式（5）；

?（5）；

式（5）中，、、為坐標系與坐標系之間的平移參數；、、為坐標系與坐標系之間的旋轉參數；、、為坐標系與坐標系之間三個坐標軸方向的尺度；，為第個標靶點的第一測量改正數；

令，，，，建立所有標靶點的第一觀測誤差方程，表示為式（6）；

（6）；

根據最小二乘法平差計算得到坐標系向坐標系轉換時的攝像位移計坐標系轉換參數,表示為式（7）；

（7）。