基于双探头的水深测量方法技术

本发明专利技术涉及水深测量技术领域，尤其涉及一种基于双探头的水深测量方法，包括以下步骤：分别获取超声波测距信号和激光测距信号，所述超声波测距信号的发射源与激光测距信号的发射源位于同一平面，所述超声波测距信号的发射方向与激光测距信号的发射方向为平行且非同轴；根据获取到的超声波测距信号，计算得到第一距离；根据获取到的激光测距信号，计算得到第二距离；根据第一距离和第二距离，计算得到待测水深的初始值；根据测量误差分析结果对所述待测水深的初始值进行校正，得到待测水深的最终值；从而达到一种不用将测量信号发生源放在待测水中的基于双探头的水深测量方法。

Water Depth Measurement Method Based on Double Probes

【技术实现步骤摘要】
基于双探头的水深测量方法
本专利技术涉及水深测量
，尤其涉及基于双探头的水深测量方法。
技术介绍
传统的是通过超声波测深仪发出的超声波能在均匀介质中匀速直线传播，遇到不同的介质面产生反射，并对反射回来的超声波进行接收，从而根据超声波在水中的传播速度和超声波信号发射出去到接收回来的时间间隔计算出水深。由于超声波在遇到不同的介质面会产生反射，所以使用超声波测深仪测量水深的方法只有当测量仪器处于水中时才能够进行测量。在现代城市环境治理中，在遇到下过暴雨的时候，城市中的疏水装置无法覆盖到城市的每一个角落，城市中便存在不同程度的积水，为了对城市的内涝状况进行分析，作业人员在车子等其他移动设备上直接对水深进行测量，相当于要在空气中对待测水深进行测量，传统的则不再适用。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种不用将测量信号发生源放在待测水中的基于双探头的水深测量方法。为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：基于双探头的水深测量方法，包括以下步骤：S1、分别获取超声波测距信号和激光测距信号，所述超声波测距信号的发射源与激光测距信号的发射源位于同一平面，所述超声波测距信号的发射方向与激光测距信号的发射方向为平行且非同轴；S2、根据获取到的超声波测距信号，计算在超声波有效发射范围内所述超声波测距信号的发射源与待测水平面之间的最短距离，得到第一距离；根据获取到的激光测距信号，计算激光测距信号的发射源到激光测距信号与待测水底面相交处之间的距离，得到第二距离；S3、根据第一距离和第二距离，计算得到待测水深的初始值；S4、根据测量误差分析结果对所述待测水深的初始值进行校正，得到待测水深的最终值。本专利技术的有益效果在于：通过设置超声波测距信号和激光测距信号的发射源位于同一平面，并且超声波测距信号的发射方向与激光测距信号的发射方向为平行且非同轴，计算超声波测距信号的发射源与待测水平面之间的最短距离，即为第一距离，计算激光测距信号的发射源到激光测距信号与待测水底面相交处之间的距离，即为第二距离，根据第一距离和第二距离，计算得到待测水深的初始值，根据测量误差分析结果对所述待测水深的初始值进行校正，得到待测水深的最终值，从而达到一种不用将测量信号发生源放在待测水中的基于双探头的水深测量方法。附图说明图1为本专利技术的基于双探头的水深测量方法的流程示意图；图2为本专利技术的偏角在超声波测距信号的波束角范围内的超声波探头和激光探头测量水深的示意图；图3为本专利技术的偏角在超声波测距信号的波束角范围外的超声波探头和激光探头测量水深的示意图；图4为本专利技术的水深测量装置的示意图；图5为本专利技术的测量高度不同时的误差趋势线的示意图；图6为本专利技术的待测水深不同时的误差趋势线的示意图；标号说明：1、激光测距传感器；2、超声波测距模块；3、STM32开发板；4、陀螺仪；5、电源；6、稳压电路；7、第一距离；8、第二距离；9、待测水深的最终值。具体实施方式为详细说明本专利技术的
技术实现思路
、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。本专利技术最关键的构思在于：设置超声波测距信号和激光测距信号的发射源位于同一平面，超声波测距信号的发射方向与激光测距信号的发射方向为平行且非同轴，计算超声波测距信号的发射源与待测水平面之间的最短距离和激光测距信号的发射源到激光测距信号与待测水底面相交处之间的距离，计算得到待测水深的初始值，根据测量误差分析结果对所述待测水深的初始值进行校正，得到准确的待测水深数值。请参照图1-图6，一种基于双探头的水深测量方法，包括以下步骤：S1、分别获取超声波测距信号和激光测距信号，所述超声波测距信号的发射源与激光测距信号的发射源位于同一平面，所述超声波测距信号的发射方向与激光测距信号的发射方向为平行且非同轴；S2、根据获取到的超声波测距信号，计算在超声波有效发射范围内所述超声波测距信号的发射源与待测水平面之间的最短距离，得到第一距离；根据获取到的激光测距信号，计算激光测距信号的发射源到激光测距信号与待测水底面相交处之间的距离，得到第二距离；S3、根据第一距离和第二距离，计算得到待测水深的初始值；S4、根据测量误差分析结果对所述待测水深的初始值进行校正，得到待测水深的最终值。从上述描述可知，本专利技术的有益效果在于：通过设置超声波测距信号和激光测距信号的发射源位于同一平面，并且超声波测距信号的发射方向与激光测距信号的发射方向为平行且非同轴，计算超声波测距信号的发射源与待测水平面之间的最短距离，即为第一距离，计算激光测距信号的发射源到激光测距信号与待测水底面相交处之间的距离，即为第二距离，根据第一距离和第二距离，计算得到待测水深的初始值，再根据测量误差分析结果对所述待测水深的初始值进行校正，得到待测水深的最终值，从而达到一种不用将测量信号发生源放在待测水中的基于双探头的水深测量方法。进一步的，步骤S1中获取激光测距信号时，同时获取当前激光测距信号的发射方向；步骤S2还包括：根据获取当前激光测距信号的发射方向，计算当前激光测距信号的发射方向与预设方向之间的偏角；步骤S3具体为：判断所述偏角是否在所述超声波测距信号的波束角范围内，若是，则将第一距离和第二距离代入第一公式，计算得到待测水深的第一初始值；若否，则将第一距离和第二距离代入第二公式，计算得到待测水深的第二初始值；所述第一公式为h＝cosθ·LD-UD，其中h表示待测水深的第一初始值，θ表示当前激光测距信号的发射方向与预设方向之间的偏角，LD表示第二距离，UD表示第一距离；所述第二公式为h＝cosθ·LD-cos(θ-β)UD，其中h表示待测水深的第二初始值，θ表示当前激光测距信号的发射方向与预设方向之间的偏角，LD表示第二距离，UD表示第一距离，β表示超声波测距信号的波束角。从上述描述可知，由于在实际测量水深的过程中，激光测距信号的发射方向与待测水面并不是一直相互垂直的，激光测距信号的发射方向与预设方向之间存在偏角，根据所述偏角是否在所述超声波测距信号的波束角范围内来判断第一距离和第二距离应带入第一公式或第二公式进行计算，得到水深的初始值。进一步的，所述预设方向为与水平面垂直的方向。从上述描述可知，预设方向为与水平面垂直的方向，使激光测距信号的发射方向与水平面垂直的方向之间存在偏角，当激光测距信号垂直待测水面射入时，则所述偏角不存在，无需考虑由于测量偏角带来的误差，此时测量得到的水深数值精度更高。进一步的，所述测量误差分析结果由不同测量高度误差、不同水深误差以及测量偏角误差计算所得；步骤S4具体为：根据测量误差分析结果对第一公式和第二公式分别进行校正，得到校正后的第一公式和校正后的第二公式，根据校正后的第一公式和校正后的第二公式，计算得到待测水深的最终值。从上述描述可知，测量误差包括测量高度误差、不同水深误差以及测量偏角误差，综合考虑所有的测量误差，对第一公式和第二公式分别进行校正，根据校正后的公式进行计算的得到待测水深的最终值，这种方法极大程度上减小了理论值和真实值之间的误差，使计算得到的最终值更加准确。进一步的，所述校正后的第一公式为h＝ccosθ·dL-1.6881dU+0.5191dL+1.72691，其中h表示待测水深的最终值，θ表示当前激光测距信号的发射方向与预设方向之间本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于双探头的水深测量方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、分别获取超声波测距信号和激光测距信号，所述超声波测距信号的发射源与激光测距信号的发射源位于同一平面，所述超声波测距信号的发射方向与激光测距信号的发射方向为平行且非同轴；S2、根据获取到的超声波测距信号，计算在超声波有效发射范围内所述超声波测距信号的发射源与待测水平面之间的最短距离，得到第一距离；根据获取到的激光测距信号，计算激光测距信号的发射源到激光测距信号与待测水底面相交处之间的距离，得到第二距离；S3、根据第一距离和第二距离，计算得到待测水深的初始值；S4、根据测量误差分析结果对所述待测水深的初始值进行校正，得到待测水深的最终值。

【技术特征摘要】
1.一种基于双探头的水深测量方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、分别获取超声波测距信号和激光测距信号，所述超声波测距信号的发射源与激光测距信号的发射源位于同一平面，所述超声波测距信号的发射方向与激光测距信号的发射方向为平行且非同轴；S2、根据获取到的超声波测距信号，计算在超声波有效发射范围内所述超声波测距信号的发射源与待测水平面之间的最短距离，得到第一距离；根据获取到的激光测距信号，计算激光测距信号的发射源到激光测距信号与待测水底面相交处之间的距离，得到第二距离；S3、根据第一距离和第二距离，计算得到待测水深的初始值；S4、根据测量误差分析结果对所述待测水深的初始值进行校正，得到待测水深的最终值。2.根据权利要求1所述的基于双探头的水深测量方法，其特征在于，步骤S1中获取激光测距信号时，同时获取当前激光测距信号的发射方向；步骤S2还包括：根据获取当前激光测距信号的发射方向，计算当前激光测距信号的发射方向与预设方向之间的偏角；步骤S3具体为：判断所述偏角是否在所述超声波测距信号的波束角范围内，若是，则将第一距离和第二距离代入第一公式，计算得到待测水深的第一初始值；若否，则将第一距离和第二距离代入第二公式，计算得到待测水深的第二初始值；所述第一公式为h＝cosθ·LD-UD，其中h表示待测水深的第一初始值，θ表示当前激光测距信号的发射方向与预设方向之间的偏角，LD表示...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐锦强，曾铖泓，吴学淞，陈其臻，
申请(专利权)人：福建农林大学，
类型：发明
国别省市：福建,35