專利名稱：船載姿態(tài)與角度傳感器檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及海洋測繪技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種船載姿態(tài)與角度傳感器檢測方法。
背景技術(shù)：
海洋測深聲納設(shè)備是水道測量、海洋調(diào)查、國防應(yīng)用與研究等領(lǐng)域必不可少的設(shè)備，隨著海洋開發(fā)與監(jiān)測、海洋科學(xué)研究等迅速發(fā)展，海洋測深聲納設(shè)備得到了廣泛應(yīng)用并發(fā)揮了巨大作用。但是，由于缺乏實驗室計量檢測方法和檢測設(shè)備，大多數(shù)儀器無法進(jìn)行規(guī)范有效的檢定/校準(zhǔn)，只能采取現(xiàn)場自校或比測的辦法，且無統(tǒng)一規(guī)范，導(dǎo)致觀測數(shù)據(jù)的可靠性、準(zhǔn)確性及可信度受到嚴(yán)重影響，所獲取的數(shù)據(jù)信息存在著很大的質(zhì)量隱患。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種船載姿態(tài)與角度傳感器檢測方法，用于檢測儀器，提 高其實際工作中的可靠性、準(zhǔn)確性和可信度。本發(fā)明為了實現(xiàn)上述目的，采用的技術(shù)解決方案是一種船載姿態(tài)與角度傳感器檢測方法，其包括以下步驟(I)啟動船載姿態(tài)與角度傳感器檢測裝置，先對其進(jìn)行機(jī)械補(bǔ)償；(2)補(bǔ)償實驗大于10組，先進(jìn)行正轉(zhuǎn)補(bǔ)償，每次實驗在X軸、Y軸方向分別設(shè)置參數(shù)使其從-5度轉(zhuǎn)到5度，設(shè)置每次步進(jìn)O. 5度，記錄每次實際步進(jìn)度數(shù)值；(3)利用每次實際步進(jìn)度數(shù)值求出每個位置實際步進(jìn)的平均值，將平均值減去步進(jìn)設(shè)置參數(shù)O. 5度，得到相關(guān)位置步進(jìn)的偏差；(4)將每個位置的偏差補(bǔ)償給當(dāng)前位置的步進(jìn),補(bǔ)償后的誤差小于O. 005度；(5)按照步驟(2)、(3)和(4)進(jìn)行反轉(zhuǎn)補(bǔ)償，每個軸反轉(zhuǎn)是從5度轉(zhuǎn)到-5度，步進(jìn)設(shè)置參數(shù)同樣為O. 5度，對各軸運(yùn)轉(zhuǎn)的步進(jìn)進(jìn)行補(bǔ)償；(6)分別對正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)擬合，得到每次轉(zhuǎn)到的位置與補(bǔ)償值之間的關(guān)系函數(shù)；(7)將船載姿態(tài)與角度傳感器置于姿態(tài)檢測裝置上并固定，啟動儀器和檢測裝置，進(jìn)行內(nèi)符合精度靜態(tài)穩(wěn)定性檢測試驗中連續(xù)開機(jī)時間不得少于2小時，每隔30分鐘改變姿態(tài)，其中姿態(tài)參數(shù)包括橫搖、縱搖、艏向和上下升沉(橫搖、縱搖和上下升沉針對姿態(tài)傳感器，艏向針對光纖羅經(jīng))，改變姿態(tài)后10分鐘內(nèi)不記錄；(8)每隔15分鐘比對一次姿態(tài)測量值，計算姿態(tài)比對差，姿態(tài)比對差是以首次測量值(姿態(tài)改變后)為基準(zhǔn)與后面測量差值，姿態(tài)比對差的限差應(yīng)在2倍測量中誤差范圍內(nèi)；(9)計算橫搖、縱搖、艏向和上下升沉標(biāo)準(zhǔn)偏差；(10)記錄姿態(tài)比對差值超限的個數(shù)；(11)內(nèi)符合精度動態(tài)航行檢測將船載姿態(tài)與角度傳感器置于姿態(tài)檢測裝置上并固定，啟動儀器和檢測裝置；
(12)待穩(wěn)定時間5分鐘過后，編程啟動檢測裝置上位機(jī)軟件；(13)控制姿態(tài)變化范圍為橫縱搖1°、上下升沉10cm、艏向1°，并記錄數(shù)據(jù)，采樣頻率為IHz，采樣時長為5分鐘；(14)記錄數(shù)據(jù)后等待5分鐘，改變姿態(tài)變化范圍為橫縱搖3°、上下升沉25cm、艏向3°，并記錄數(shù)據(jù)，采樣頻率為1Hz，采樣時長為5分鐘；(15)等待5分鐘后繼續(xù)改變姿態(tài)變化范圍為橫縱搖5°、上下升沉50cm、艏向5°，并記錄數(shù)據(jù)，采樣頻率為1Hz，采樣時長為5分鐘；(16)重復(fù)上述(13)、( 14)、( 15)步驟各一次，期間不可關(guān)閉儀器；(17)按照(8)計算姿態(tài)對比差，并記錄對比差值超限個數(shù)；(18)計算姿態(tài)測量橫搖、縱搖、艏向和上下升沉標(biāo)準(zhǔn)偏差；·
(19)外符合精度靜態(tài)穩(wěn)定性檢測檢測過程按照內(nèi)符合精度靜態(tài)穩(wěn)定性檢測步驟
(I)、(7)和(8)，其中姿態(tài)對比差是以檢測裝置設(shè)定值為基準(zhǔn)與姿態(tài)傳感器測量差值，姿態(tài)對比差的限差應(yīng)在2倍測量中誤差以內(nèi)，記錄姿態(tài)對比差值超限的個數(shù)；(20)計算姿態(tài)測量橫搖、縱搖、艏向、上下升沉標(biāo)準(zhǔn)偏差；(21)外符合精度動態(tài)航行檢測檢測過程按照內(nèi)符合精度動態(tài)航行檢測步驟(6)至IJ (12)，其中姿態(tài)對比差是以檢測裝置設(shè)定值為基準(zhǔn)與姿態(tài)傳感器測量差值，姿態(tài)對比差的限差應(yīng)在2倍測量中誤差以內(nèi)，記錄姿態(tài)對比差值超限的個數(shù)；(22)計算姿態(tài)測量橫搖、縱搖、艏向、上下升沉標(biāo)準(zhǔn)偏差；以上是船載姿態(tài)與角度傳感器檢測方法的詳細(xì)實施步驟，其中(9)、(17)、(18)和
(22)步驟中計算公式為σΛ= Σ(^-^)
\ η-I(I)式(I)中，Xi為第i次的姿態(tài)觀測值，η為測量總數(shù)，i取值范圍為Ι"η, 為姿態(tài)觀測值的算術(shù)平均值。本發(fā)明的有益效果作為常用的海洋測量儀器，船載姿態(tài)與角度傳感器在海洋測繪工作中具有十分重要的作用，但是缺乏相應(yīng)的檢測方法以保證儀器設(shè)備的可靠性和準(zhǔn)確性。本項發(fā)明中基于姿態(tài)傳感器檢測裝置，提出了一套完整有效的檢測方法，以對船載姿態(tài)與角度傳感器的準(zhǔn)確度進(jìn)行檢測，保證了儀器的可靠性、準(zhǔn)確性和可信度，填補(bǔ)了這一領(lǐng)域的空白，也為其他海洋測量儀器設(shè)備的檢測提供了參考。本項發(fā)明基于船載姿態(tài)與角度傳感器檢測裝置，將被檢測儀器安置于檢測裝置上，按照檢測流程和方法要求，通過檢測裝置上位機(jī)軟件實現(xiàn)該裝置和被檢測儀器的同步運(yùn)動，利用測試平臺軟件對測試參數(shù)值與檢測儀器觀測數(shù)據(jù)值進(jìn)行對比分析，得出檢測結(jié)果并輸出檢測報告。本發(fā)明中的船載姿態(tài)與角度傳感器檢測方法屬于原創(chuàng)性研究成果，無相關(guān)文獻(xiàn)報道。
具體實施例方式本發(fā)明采用的被檢測儀器為瑞典SMC公司生產(chǎn)的S-108型號的姿態(tài)傳感器，具體實施步驟如下
(I)啟動船載姿態(tài)與角度傳感器檢測裝置，并對其進(jìn)行機(jī)械補(bǔ)償；(2)補(bǔ)償實驗不得少于10組，先進(jìn)行正轉(zhuǎn)補(bǔ)償，每次實驗在X軸、Y軸方向分別設(shè)置參數(shù)使其從-5度轉(zhuǎn)到5度，設(shè)置每次步進(jìn)O. 5度，記錄每次實際步進(jìn)度數(shù)值(此數(shù)值可從測試軟件中讀取);(3)利用每次實際步進(jìn)度數(shù)值求出每個位置實際步進(jìn)的平均值，將平均值減去步進(jìn)設(shè)置參數(shù)O. 5度，得到相關(guān)位置步進(jìn)的偏差；(4)將每個位置的平均值補(bǔ)償給當(dāng)前位置的步進(jìn)，補(bǔ)償后的誤差小于O. 005度。(5)按照步驟(2)、(3)和(4)進(jìn)行反轉(zhuǎn)補(bǔ)償，每個軸反轉(zhuǎn)是從5度轉(zhuǎn)到-5度，步進(jìn)設(shè)置參數(shù)同樣為O. 5度，對各軸運(yùn)轉(zhuǎn)的步進(jìn)進(jìn)行補(bǔ)償；(6)分別對正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)擬合，得到每次轉(zhuǎn)到的位置與補(bǔ)償值之間的關(guān)系函數(shù)。 (7)將被檢測儀器(船載姿態(tài)與角度傳感器)置于姿態(tài)檢測裝置上并固定，啟動儀器和檢測裝置，進(jìn)行內(nèi)符合精度靜態(tài)穩(wěn)定性檢測試驗中連續(xù)開機(jī)時間不得少于2h，每隔30分鐘改變姿態(tài)，其中姿態(tài)參數(shù)包括橫搖、縱搖和上下升沉，改變姿態(tài)后10分鐘內(nèi)不記錄；(8)每隔15分鐘比對一次姿態(tài)測量值，計算姿態(tài)比對差，姿態(tài)比對差是以首次測量值(姿態(tài)改變后)為基準(zhǔn)與后面測量差值，姿態(tài)比對差的限差應(yīng)在2倍測量中誤差范圍內(nèi)；(9)計算橫搖、縱搖和上下升沉標(biāo)準(zhǔn)偏差；( 10)記錄姿態(tài)比對差值超限的個數(shù)。(11)內(nèi)符合精度動態(tài)航行檢測將S-108姿態(tài)傳感器置于姿態(tài)檢測裝置上并固定，啟動姿態(tài)傳感器；(12)待穩(wěn)定時間過5分鐘后，編程啟動檢測裝置上位機(jī)軟件；(13)控制姿態(tài)變化范圍為橫縱搖1°、上下升沉10cm，并記錄數(shù)據(jù)，記錄時間為5分鐘；(14)記錄數(shù)據(jù)后等待5分鐘，改變姿態(tài)變化范圍為橫縱搖3°、上下升沉25cm，并記錄數(shù)據(jù)，記錄時間為5分鐘；(15)等待5分鐘后繼續(xù)改變姿態(tài)變化范圍為橫縱搖5°、上下升沉50cm，并記錄數(shù)據(jù)，記錄時間為5分鐘；(16)重復(fù)上述(13)、( 14)、( 15)步驟各一次，期間不可關(guān)閉儀器；(17)按照(8)計算姿態(tài)對比差，并記錄對比差值超限個數(shù)；(18)計算姿態(tài)測量(橫搖、縱搖、上下升沉)標(biāo)準(zhǔn)偏差；( 19)外符合精度靜態(tài)穩(wěn)定性檢測檢測過程按照內(nèi)符合精度靜態(tài)穩(wěn)定性檢測步驟(I )、(7)和(8)，其中姿態(tài)對比差是以檢測裝置設(shè)定值為基準(zhǔn)與姿態(tài)傳感器測量差值，姿態(tài)對比差的限差應(yīng)在2倍測量中誤差以內(nèi)，記錄姿態(tài)對比差值超限的個數(shù)；(20)計算姿態(tài)測量(橫搖、縱搖、上下升沉)標(biāo)準(zhǔn)偏差；(21)外符合精度動態(tài)航行檢測檢測過程按照內(nèi)符合精度動態(tài)航行檢測步驟(11廣(17)，其中姿態(tài)對比差是以檢測裝置設(shè)定值為基準(zhǔn)與姿態(tài)傳感器測量差值，姿態(tài)對比差的限差應(yīng)在2倍測量中誤差以內(nèi)，記錄姿態(tài)對比差值超限的個數(shù)；(22)計算姿態(tài)測量(橫搖、縱搖、上下升沉)標(biāo)準(zhǔn)偏差。
以上是對S-108姿態(tài)傳感器檢測方法的詳細(xì)實施步驟，其中(9)、(17)、(18)和
(22)步驟中計算公式為
權(quán)利要求
1.一種 船載姿態(tài)與角度傳感器檢測方法，其特征在于，包括以下步驟 (1)啟動船載姿態(tài)與角度傳感器檢測裝置，先對其進(jìn)行機(jī)械補(bǔ)償； (2)補(bǔ)償實驗大于10組，先進(jìn)行正轉(zhuǎn)補(bǔ)償，每次實驗在X軸、Y軸方向分別設(shè)置參數(shù)使其從-5度轉(zhuǎn)到5度，設(shè)置每次步進(jìn)O. 5度，記錄每次實際步進(jìn)度數(shù)值； (3)利用每次實際步進(jìn)度數(shù)值求出每個位置實際步進(jìn)的平均值，將平均值減去步進(jìn)設(shè)置參數(shù)O. 5度，得到相關(guān)位置步進(jìn)的偏差； (4)將每個位置的偏差補(bǔ)償給當(dāng)前位置的步進(jìn),補(bǔ)償后的誤差小于O.005度； (5)按照步驟(2)、(3)和(4)進(jìn)行反轉(zhuǎn)補(bǔ)償，每個軸反轉(zhuǎn)是從5度轉(zhuǎn)到-5度，步進(jìn)設(shè)置參數(shù)同樣為O. 5度，對各軸運(yùn)轉(zhuǎn)的步進(jìn)進(jìn)行補(bǔ)償； (6)分別對正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)擬合，得到每次轉(zhuǎn)到的位置與補(bǔ)償值之間的關(guān)系函數(shù)； (7)將船載姿態(tài)與角度傳感器置于姿態(tài)檢測裝置上并固定，啟動儀器和檢測裝置，進(jìn)行內(nèi)符合精度靜態(tài)穩(wěn)定性檢測試驗中連續(xù)開機(jī)時間不得少于2小時，每隔30分鐘改變姿態(tài)，其中姿態(tài)參數(shù)包括橫搖、縱搖、艏向和上下升沉，改變姿態(tài)后10分鐘內(nèi)不記錄； (8)每隔15分鐘比對一次姿態(tài)測量值，計算姿態(tài)比對差，姿態(tài)比對差是以首次測量值為基準(zhǔn)與后面測量差值，姿態(tài)比對差的限差應(yīng)在2倍測量中誤差范圍內(nèi)； (9)計算橫搖、縱搖、艏向和上下升沉標(biāo)準(zhǔn)偏差； (10)記錄姿態(tài)比對差值超限的個數(shù)； (11)內(nèi)符合精度動態(tài)航行檢測將船載姿態(tài)與角度傳感器置于姿態(tài)檢測裝置上并固定，啟動儀器和檢測裝置； (12)待穩(wěn)定時間5分鐘過后，編程啟動檢測裝置上位機(jī)軟件； (13)控制姿態(tài)變化范圍為橫縱搖1°、上下升沉10cm、艏向1°，并記錄數(shù)據(jù)，采樣頻率為IHz,米樣時長為5分鐘； (14)記錄數(shù)據(jù)后等待5分鐘，改變姿態(tài)變化范圍為橫縱搖3°、上下升沉25cm、艏向3°，并記錄數(shù)據(jù)，采樣頻率為1Hz，采樣時長為5分鐘； (15)等待5分鐘后繼續(xù)改變姿態(tài)變化范圍為橫縱搖5°、上下升沉50cm、艏向5°，并記錄數(shù)據(jù)，采樣頻率為1Hz，采樣時長為5分鐘； (16)重復(fù)上述(13)、(14)、( 15)步驟各一次，期間不可關(guān)閉儀器； (17)按照(8)計算姿態(tài)對比差，并記錄對比差值超限個數(shù)； (18)計算姿態(tài)測量橫搖、縱搖、艏向和上下升沉標(biāo)準(zhǔn)偏差； (19)外符合精度靜態(tài)穩(wěn)定性檢測檢測過程按照內(nèi)符合精度靜態(tài)穩(wěn)定性檢測步驟(I)、(7)和(8)，其中姿態(tài)對比差是以檢測裝置設(shè)定值為基準(zhǔn)與姿態(tài)傳感器測量差值，姿態(tài)對比差的限差應(yīng)在2倍測量中誤差以內(nèi)，記錄姿態(tài)對比差值超限的個數(shù)； (20)計算姿態(tài)測量橫搖、縱搖、艏向、上下升沉標(biāo)準(zhǔn)偏差； (21)外符合精度動態(tài)航行檢測檢測過程按照內(nèi)符合精度動態(tài)航行檢測步驟(6)到(12)，其中姿態(tài)對比差是以檢測裝置設(shè)定值為基準(zhǔn)與姿態(tài)傳感器測量差值，姿態(tài)對比差的限差應(yīng)在2倍測量中誤差以內(nèi)，記錄姿態(tài)對比差值超限的個數(shù)； (22)計算姿態(tài)測量橫搖、縱搖、艏向、上下升沉標(biāo)準(zhǔn)偏差； 以上是船載姿態(tài)與角度傳感器檢測方法的詳細(xì)實施步驟，其中(9)、(17)、(18)和(22)步驟中計算公式為
全文摘要
本發(fā)明公開一種船載姿態(tài)與角度傳感器檢測方法，是基于船載姿態(tài)與角度傳感器檢測裝置，將被檢測儀器安置于檢測裝置上，按照檢測流程和方法要求，通過檢測裝置上位機(jī)軟件實現(xiàn)該裝置和被檢測儀器的同步運(yùn)動，利用測試平臺軟件對測試參數(shù)值與檢測儀器觀測數(shù)據(jù)值進(jìn)行對比分析，得出檢測結(jié)果并輸出檢測報告，本發(fā)明中的船載姿態(tài)與角度傳感器檢測方法屬于原創(chuàng)性研究成果，無相關(guān)文獻(xiàn)報道。
文檔編號G01C25/00GK102901518SQ20121042480
公開日2013年1月30日 申請日期2012年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月31日
發(fā)明者石波, 陽凡林, 盧秀山, 呂常智, 王冬, 徐瑞, 劉智敏, 陳允約 申請人:山東科技大學(xué)