一种应用于压力容器的水下ROV定位方法技术

本发明专利技术涉及压力容器水下定位技术领域，具体公开了一种应用于压力容器的水下ROV定位方法。该方法包括：1、获得压力容器母线长度和半径数据，以及目标ROV在压力容器周边摄像头的视位置；2、获得目标ROV在压力容器圆柱面上时的深度值；3、分别获得目标ROV在压力容器圆柱面和半球面上的定位距离参数；4、根据目标ROV在压力容器圆柱面上的深度值，选取定位距离参数值；5、根据定位距离参数，获得水下目标ROV的位置。该方法仅利用压力容器尺寸参数和ROV在摄像头视位置参数就能准确获取水下ROV的位置；该方法无需压力容器中央安装便桥，所用设备少，经济、方便、实用，同时，实时性强，无需价值昂贵的水下探测激光器成套装备。

【技术实现步骤摘要】
一种应用于压力容器的水下ROV定位方法
本专利技术属于压力容器水下定位
，具体涉及一种应用于压力容器的水下ROV定位方法。
技术介绍
核反应堆压力容器内ROV的定位一直受到极大关注。解决这个问题，曾经有两种方案，一种方案是，在压力容器中央水面下放置水下摄像机，借助于压力容器尺寸参数、摄像机靶面参数以及旋转俯仰参数，该方法需要获取摄像机靶面参数，更为麻烦的是，需要专门在压力容器中央水面上搭建摄像机测量平台，使用起来不方便；另一种方案是，在压力容器周边云台上安装摄像机和激光器，将摄像机和激光器的准直镜放置在可同时旋转和俯仰的装置上进行ROV测量，该方法实用性强，但是装备中激光器相关装备价格昂贵。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种应用于压力容器的水下ROV定位方法，解决压力容器水下ROV的精确位置定位问题。本专利技术的技术方案如下：一种应用于压力容器的水下ROV定位方法，该方法具体包括如下步骤：步骤1、获得压力容器母线长度和半径数据，以及目标ROV在压力容器周边摄像头的视位置；步骤2、获得目标ROV在压力容器圆柱面上时的深度值；步骤3、分别获得目标ROV在压力容器圆柱面和半球面上的定位距离参数；步骤4、根据目标ROV在压力容器圆柱面上的深度值，选取定位距离参数值步骤5、根据定位距离参数，获得水下目标ROV的位置。所述的目标ROV在压力容器圆柱面上的定位距离参数值k1＝2Rsinα，其中，R为压力容器半径；α为目标ROV与摄像头的方位角。所述的目标ROV在压力容器半球面上的定位距离参数值其中，R为压力容器半径；α为目标ROV与摄像头的方位角，L为压力容器的母线，γ为目标ROV与摄像头的俯仰角。所述的步骤5中根据定位距离参数，获得水下目标ROV的位置的具体步骤为：根据上述步骤获得的定位距离参数值k，可获得水下目标ROV的位置为：即目标ROV的位置坐标为(kcosαksinα-ktanγ)。所述的步骤4中根据目标ROV在压力容器圆柱面上的深度值，选取定位距离参数值的具体步骤为；根据步骤2获得目标ROV在压力容器圆柱面上的深度值ZAbs，选取定位距离参数值k为：当ZAbs<L时，k＝k1，否则，k＝k2；其中，k1为目标ROV在压力容器圆柱面上的定位距离参数值；k2为目标ROV在压力容器半球面上的定位距离参数值。所述的步骤3中包括当目标ROV位于压力容器圆柱面上时，获得目标ROV的定位距离参数的步骤为：以云台上摄像头所在点O为空间坐标原点，母线在OZ轴上，建立空间直角坐标系O_XYZ，则压力容器上底面圆心O1坐标为(0R0)，下底面圆心O2的坐标为(0R-L)；若目标ROV在压力容器圆柱面A点时，圆柱面的方程为：直线OA可以利用其对应的方位角α和俯仰角γ获得；在空间直角坐标系O_XYZ中直线OA投影在OX、OY、OZ上的长度分别为|OA|cosγcosα、|OA|cosγsinα和|OA|sinγ，可见，直线OA的方向向量为(cosαsinα-tanγ)，直线OA的方程为：由于圆柱面上的A点同时满足上述两个方程，令定位距离参数则可获得：k1＝2Rsinα。所述的步骤3中包括当目标ROV位于压力容器半球面上时，获得目标ROV的定位距离参数的步骤为：若目标ROV在半球面B点时，半球面的方程为：直线OB的方程同样满足：令定位距离参数并代入半球面方程，则可获得：求解关于k2的一元二次方程，由于半球面位于下半部分，使|k2|的绝对值更大，则所述的步骤2获得目标ROV在压力容器圆柱面上时的深度值具体为：压力容器由圆柱面和半球面构成，根据空间解析几何可获得目标ROV在压力容器圆柱面上时的深度值ZABs为：ZAbs＝2Rsin(α)tan(γ)。本专利技术的显著效果在于：本专利技术所述的一种应用于压力容器的水下ROV定位方法，仅利用压力容器尺寸参数和ROV在摄像头视位置参数就能准确获取水下ROV的位置；该方法无需压力容器中央安装便桥，所用设备少，经济、方便、实用，同时，实时性强，无需价值昂贵的水下探测激光器成套装备。附图说明图1为本专利技术所述的一种应用于压力容器的水下ROV定位方法的核反应堆压力容器及ROV位置空间直角坐标系示意图；图2为本专利技术所述的一种应用于压力容器的水下ROV定位方法中方位角为90°时，俯仰从1°～90°变化的示意图；图3为图2条件下ROV在各个坐标轴投影和空间直角坐标系中位置的示意图；图4为本专利技术所述的一种应用于压力容器的水下ROV定位方法中方位角为45°时，俯仰从1°～90°变化的示意图；图5为图4条件下ROV在各个坐标轴投影和空间直角坐标系中位置的示意图；图6为本专利技术所述的一种应用于压力容器的水下ROV定位方法中方位角为1°时，俯仰从1°～90°变化的示意图；图7为图6条件下ROV在各个坐标轴投影和空间直角坐标系中位置的示意图；图8为本专利技术所述的一种应用于压力容器的水下ROV定位方法中俯仰角为10°时，方位从1°～180°变化的示意图；图9为图8条件下ROV在各个坐标轴投影和空间直角坐标系中位置的示意图；图10为本专利技术所述的一种应用于压力容器的水下ROV定位方法中俯仰角为80°时，方位从1°～180°变化的示意图；图11为图10条件下ROV在各个坐标轴投影和空间直角坐标系中位置的示意图。具体实施方式下面结合附图及具体实施例对本专利技术作进一步详细说明。如图1所述，一种应用于压力容器的水下ROV定位方法，该方法具体包括如下步骤：步骤1、获得压力容器母线长度和半径数据，以及目标ROV在压力容器周边摄像头的视位置；根据目标ROV所处的压力容器类型，获得压力容容器母线长度L和半径数据R，以及目标ROV在压力容器周边摄像头的视位置：方位角α，俯仰角γ；步骤2、获得目标ROV在压力容器圆柱面上时的深度值；压力容器由圆柱面和半球面构成，根据空间解析几何可获得目标ROV在压力容器圆柱面上时的深度值ZABs为：ZAbs＝2Rsin(α)tan(γ)步骤3、获得目标ROV在压力容器上的定位距离参数；步骤3.1、当目标ROV位于压力容器圆柱面上时，获得目标ROV的定位距离参数；以云台上摄像头所在点O为空间坐标原点，母线在OZ轴上，建立如图1所示的空间直角坐标系O_XYZ，则压力容器上底面圆心O1坐标为(0R0)，下底面圆心O2的坐标为(0R-L)；若目标ROV在压力容器圆柱面A点时，圆柱面的方程为：直线OA可以利用其对应的方位角α和俯仰角γ获得；在空间直角坐标系O_XYZ中直线OA投影在OX、OY、OZ上的长度分别为|OA|cosγ本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种应用于压力容器的水下ROV定位方法，其特征在于：该方法具体包括如下步骤：/n步骤1、获得压力容器母线长度和半径数据，以及目标ROV在压力容器周边摄像头的视位置；/n步骤2、获得目标ROV在压力容器圆柱面上时的深度值；/n步骤3、分别获得目标ROV在压力容器圆柱面和半球面上的定位距离参数；/n步骤4、根据目标ROV在压力容器圆柱面上的深度值，选取定位距离参数值/n步骤5、根据定位距离参数，获得水下目标ROV的位置。/n

【技术特征摘要】
20191231 CN 20191140947931.一种应用于压力容器的水下ROV定位方法，其特征在于：该方法具体包括如下步骤：
步骤1、获得压力容器母线长度和半径数据，以及目标ROV在压力容器周边摄像头的视位置；
步骤2、获得目标ROV在压力容器圆柱面上时的深度值；
步骤3、分别获得目标ROV在压力容器圆柱面和半球面上的定位距离参数；
步骤4、根据目标ROV在压力容器圆柱面上的深度值，选取定位距离参数值
步骤5、根据定位距离参数，获得水下目标ROV的位置。


2.根据权利要求1所述的一种应用于压力容器的水下ROV定位方法，其特征在于：所述的目标ROV在压力容器圆柱面上的定位距离参数值其中，R为压力容器半径；α为目标ROV与摄像头的方位角。


3.根据权利要求1所述的一种应用于压力容器的水下ROV定位方法，其特征在于：所述的目标ROV在压力容器半球面上的定位距离参数值其中，R为压力容器半径；α为目标ROV与摄像头的方位角，L为压力容器的母线，γ为目标ROV与摄像头的俯仰角。


4.根据权利要求1所述的一种应用于压力容器的水下ROV定位方法，其特征在于：所述的步骤5中根据定位距离参数，获得水下目标ROV的位置的具体步骤为：
根据上述步骤获得的定位距离参数值k，可获得水下目标ROV的位置为：



即目标ROV的位置坐标为(kcosαksinα-ktanγ)。


5.根据权利要求1所述的一种应用于压力容器的水下ROV定位方法，其特征在于：所述的步骤4中根据目标ROV在压力容器圆柱面上的深度值，选取定位距离参数值的具体步骤为；
根据步骤2获得目标ROV在压力容器圆柱面上的深度值ZAbs，选取定位距离参数值k为：
当ZAbs<L时，k＝k1，否则，k＝k2；其中，k1为目标ROV在压力容器圆柱面上的定位距离参数值；k...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈姝，魏文斌，管朝鹏，吴东栋，张志义，
申请(专利权)人：核动力运行研究所，
类型：发明
国别省市：湖北;42