第
35
卷第
9
期
2010
年
9
月
武汉大学学报·信息科学版
Geomatics and
Information
Science
of
Wuhan
University
Vo
l.
35
No.9
Sept. 2010
文章编号
:1671-8860(2010)09-1048-04
文献标志码
:A
利用
RTK
技术确定海道测量船质心位置
齐
王君1.
2
暴景阳
1
刘雁春
l
(1
大连舰艇学院海测工程系,大连市解放路
667
号,
116018)
(2
92292
部队,胶南市,
266405)
摘
要:根据海道测量对姿态传感器安装位置以及观测点姿态改正对质心坐标系的要求,提出了一种利用
GPS-RTK
测量技术确定测船质心位置的方法,并给出了静态锚泊情况下测船质心位置的确定模型。实验结
果表明,该方法能够以较高精度求定坝,}船的质心,适用于海道测量船质心位置的确定。
关键词:海道测量;质心;姿态传感器
;RTK
中圄法分类号:
P229.
3;
P228.42
姿态传感器作为高精度动态测量仪器,己广
泛与船载海道测量设备配套使用。由于诱导升沉
对横纵摇变化较敏感
[1J
同时,为提高姿态传感器
的感应精度,减小横纵摇可能造成的附加加速度
影响,国际海道测量手册及相关研究[1-4
J
均要求姿
态传感器安装在测船的质心(尽量靠近质心)位
置。因此,海道测量施测前需要准确测定测船的
质心位置。
目前,测量质心位置的常用方法有配平测量
法和传感器测量法问。前者可以获得较高的测量
精度,但一次只能测量一维质心坐标分量,且对于
大型物体测量难以进行;后者利用称重传感器进
行测量,对传感器的测量精度及传感器之间的几
何位置精度要求很高,因此,对于较大型测量船不
易实现。针对质心测量方法应用于海道测量船的
局限,本文基于静态锚泊时测船质心的特性,提出
了一种利用
GPS-RTK
技术确定测船质心位置的
方法。
1
测船质心位置的确定方法
1.
1
测船质心的特性
质心是物理学中的重要概念,它是质点系或
质体质量的等效中心。当测船靠岸锚泊处于相对
静止状态时,由于受风、浪等因素影响,存在一定
程度的周期性摇摆运动。此时,若不顾及测船的
收稿日期:
2010-06-18
。
项目来源
z
国家自然科学基金资助项目
(4067116
1)。
变形,视测船为刚体,则测船质心的运动具有几个
特性:①在测船载荷位置和质量不变的情况下,
测船质心在船体坐标系中的位置固定不变。
②测船横摇、纵摇和脯摇运动实际上是以测船质
心为球心进行的
3
维空间旋转。③在靠岸锚泊
的短时间内,测船上其他各点在地心坐标系中的
空间直角坐标随船的横摇、纵摇和脯摇运动发生
相应改变,但测船质,心位置在地心坐标系中的空
间直角坐标基本不变,且质心与测船其他各点在
地心坐标系中的空间距离保持不变。
1.
2
质心位置的确定模型
GPS-RTK
定位技术利用参考站与移动站之
间观测误差的空间相关性,在
1~2
s
的时间里得
到
cm
级的高定位精度
[6-8J
。该技术优势可以用
于船体质心位置的测定。
假设测船质心位置为
0
,在甲板平面内不共
线的任意
3
点
A
、
B
、
C
上各架设一部
GPS-RTK
测量接收机接收天线进行观测(称
A
、
B
、
C3
点为
观测点)。当测船靠岸锚泊时,由
GPS-RTK
技术
可在某时刻得到各观测点在地心坐标系中的空间
直角坐标。根据质心的特性,测船上各观测点与
测船质,心
O
的空间距离将不随测船运动及测船
摇摆而改变,故有:
I
X;
(t)
- xl =
R;
(1)
式中,
X;
(t)
=
[x;
(t)
y;
(t)
z;
(t)
JT
,为某历元
观测点
A
、
B
、
C
在地心坐标系中的空间直角坐标