本发明专利技术提供一种提升三维激光雷达水位计精度的方法及装置，包括安装座和角度调节机构，所述角度调节机构包括固定套筒和调节套筒，所述固定套筒远离开口端的内侧壁上固定安装有限位螺杆，所述限位螺杆的一端固定安装有固定杆，所述固定杆的底部开设有螺纹槽，该提升三维激光雷达水位计精度的装置设计合理，通过三维激光雷达水位计的岸侧安装或者桥上安装的方式，配合一定范围的距离和中轴线角度的限制，能够有效地保证三维激光雷达水位计水位测量的精度，保证河道水位变幅大时的测量精度。度。度。
【技术实现步骤摘要】
一种提升三维激光雷达水位计精度的方法及装置
[0001]本专利技术属于水文监测设备
，特别涉及一种提升三维激光雷达水位计精度的方法及装置。
技术介绍
[0002]河道水位变幅大，汛期河道水位高、枯水期水位低甚至干涸。目前河道水位测量仪器主要有气泡式水位计、浮子水位计、超声波水位计。气泡式水位计量程范围小，一般量程是30m以内，大量程的气泡式水位计价格较高并且它的安装维护比较麻烦；浮子水位计需要建立静井工程量巨大耗费较高。超声波水位计会受到温度影响并且其量程范围较小，精度差，所以其不能用于大量程和高精度的场合。而三维激光雷达水位计量程范围大，适用于河道水位变幅大的应用场景，但是水位测量精度还达不到应用标准，为此，本专利技术提出一种提升三维激光雷达水位计精度的方法及装置。
技术实现思路
[0003]为了解决现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种提升三维激光雷达水位计精度的方法及装置，该提升三维激光雷达水位计精度的装置设计合理，通过三维激光雷达水位计的岸侧安装或者桥上安装的方式，配合一定范围的距离和中轴线角度的限制，能够有效地保证三维激光雷达水位计水位测量的精度，保证河道水位变幅大时的测量精度。
[0004]为了实现上述目的，本专利技术是通过如下的技术方案来实现：一种提升三维激光雷达水位计精度的方法，具体步骤如下：
[0005]步骤一：误差分析；三维激光雷达水位计的高程误差(记为Δd)，是其本身斜距误差在重力方向的投影误差(记为Δd1)和激光发射线与重力方向的测角(记为θ)误差在重力方向的投影误差(记为Δd2)的累计值，选用三维激光雷达水位计设计参数：测距量程为0
‑
180m，水平分辨力为0.0045
°
，水平扫描角度为90
°
，本身的全量程的测距误差为2.7cm，具体误差如下：
[0006]Δd1＝2.7*cosθ(θ范围为0
‑
90
°
)；
[0007]Δd2＝L*cosθ
‑
L*cos(θ+0.0045
°
)；
[0008]考虑距离L为180m时的最大误差，距离越近，误差越小，当L＝180m时，Δd2＝180*[cosθ
‑
cos(θ+0.0045
°
)]，分别代入不同的θ计算可知，当θ角为20
°
、30
°
时，高程误差超过3cm，因此，产品要达到全量程
±
3cm精度的应用标准，需保证θ角大于30
°
；
[0009]步骤二：岸侧安装；水位计安装在岸上一侧，对着对岸扫描，D为高程，一般河道的水位变幅(高程)不超过100m，按照极限值考虑D为100m，L1为岸坡最低点离传感器横向距离，则：
[0010]L1＝D*tan(30
°
)；
[0011]若要保证θ角大于30
°
，则需要保证L1大于58m即可，但由于水位计最大测距量程为180m，因此L1应小于M值；
[0012][0013]因此这种安装方式要求岸坡最低点离水位计横向距离大于58m并且小于150m；
[0014]步骤三：桥上安装；水位计安装在桥上，对着两岸任一方向扫描，要使所有激光发射线与重力方向的测角大于30
°
才可保证高程精度在
±
3cm以内，雷达的水平角度为90
°
，水位计偏离中轴线最远的发射线与其中轴线之间的夹角为45
°
，因此只要保证水位计的中轴线与重力方向的夹角为75
°
，即水位计以俯仰角大于75
°
，安装时精度可达到应用标准。
[0015]一种提升三维激光雷达水位计精度的装置，包括安装座和角度调节机构，所述角度调节机构包括固定套筒和调节套筒，所述固定套筒远离开口端的内侧壁上固定安装有限位螺杆，所述限位螺杆的一端固定安装有固定杆，所述固定杆的底部开设有螺纹槽，所述调节套筒远离开口端的内侧壁上固定安装有调节螺杆，所述调节套筒套设在固定杆的一端，所述调节螺杆通过外螺纹与内螺纹配合安装在螺纹槽内，所述限位螺杆的一端通过外螺纹与内螺纹配合套设有限位螺纹管，所述限位螺纹管的底部活动套设在固定杆上，所述限位螺纹管的另一端处于固定套筒内，所述限位螺纹管一端的外边侧设置有刻度线，固定套筒的前侧设置有定位箭头，所述螺纹槽一侧的内侧壁上开设有活动孔，所述调节螺杆的一侧固定安装有活动座，所述活动座处于活动孔内，所述活动孔顶部的内侧壁上开设有弧形限位插槽，所述活动座上与弧形限位插槽对应的位置处固定安装有弧形限位插杆，所述弧形限位插杆的一端插接在弧形限位插槽内，所述调节套筒的另一端固定安装有固定座，所述固定座的底部固定安装有定位框，所述定位框内插接有插板。
[0016]作为本专利技术的一种优选实施方式，所述插板的底部固定安装有托板。
[0017]作为本专利技术的一种优选实施方式，所述定位框底部的一侧通过外螺纹与内螺纹配合安装有锁紧螺栓。
[0018]作为本专利技术的一种优选实施方式，所述安装座和固定座的边缘处开设有螺孔。
[0019]作为本专利技术的一种优选实施方式，所述安装座固定安装在固定套筒的另一端。
[0020]本专利技术的有益效果：本专利技术的一种提升三维激光雷达水位计精度的装置，包括安装座、角度调节机构、固定套筒、调节套筒、限位螺杆、固定杆、螺纹槽、调节螺杆、限位螺纹管、刻度线、定位箭头、活动孔、活动座、弧形限位插杆、弧形限位插槽、固定座、定位框、插板、托板、锁紧螺栓和螺孔。
[0021]1、此提升三维激光雷达水位计精度的方法通过三维激光雷达水位计的岸侧安装或者桥上安装的方式，配合一定范围的距离和中轴线角度的限制，能够有效地保证三维激光雷达水位计水位测量的精度，保证河道水位变幅大时的测量精度，解决解决三维激光雷达水位计应用在河道上水位测量精度较差的问题。
[0022]2、此提升三维激光雷达水位计精度的装置的调节套筒转动时能够精确的调节三维激光雷达水位计中轴线的角度，调节套筒转动时调节螺杆同步转动，一方面，调节螺杆安装在固定杆上的螺纹槽内，能够使角度调节后保持一定的稳定性，防止角度再次变化，另一方面，调节螺杆上安装了活动座，活动孔能够将活动座限制在内部活动，从而将角度调节限制在有效范围内，保证水位计的中轴线与重力方向的夹角在75
°
与90
°
之间，保证精度能够始终达到应用标准，能够适应于不同的安装环境，适应性广。
[0023]3、此提升三维激光雷达水位计精度的装置的限位螺纹管上设置了刻度线，在角度调节时，只需要转动限位螺纹管，将需要角度对应的刻度线对准固定套筒上的定位箭头，再
转动调节套筒直至与限位螺纹管接触并锁紧即可，方便快捷，操作效率高，并且，由于限位螺纹管与调节套筒之间具有一定的摩擦力，当调节完毕后，限位螺纹管能够将调节套筒锁紧，防止角度再次发生改变本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种提升三维激光雷达水位计精度的方法，其特征在于，具体步骤如下：步骤一：误差分析；三维激光雷达水位计的高程误差(记为Δd)，是其本身斜距误差在重力方向的投影误差(记为Δd1)和激光发射线与重力方向的测角(记为θ)误差在重力方向的投影误差(记为Δd2)的累计值，选用三维激光雷达水位计设计参数：测距量程为0
‑
180m，水平分辨力为0.0045
°
，水平扫描角度为90
°
，本身的全量程的测距误差为2.7cm，具体误差如下：Δd1＝2.7*cosθ(θ范围为0
‑
90
°
)；Δd2＝L*cosθ
‑
L*cos(θ+0.0045
°
)；考虑距离L为180m时的最大误差，距离越近，误差越小，当L＝180m时，Δd2＝180*[cosθ
‑
cos(θ+0.0045
°
)]，分别代入不同的θ计算可知，当θ角为20
°
、30
°
时，高程误差超过3cm，因此，产品要达到全量程
±
3cm精度的应用标准，需保证θ角大于30
°
；步骤二：岸侧安装；水位计安装在岸上一侧，对着对岸扫描，D为高程，一般河道的水位变幅(高程)不超过100m，按照极限值考虑D为100m，L1为岸坡最低点离传感器横向距离，则：L1＝D*tan(30
°
)；若要保证θ角大于30
°
，则需要保证L1大于58m即可，但由于水位计最大测距量程为180m，因此L1应小于M值；因此这种安装方式要求岸坡最低点离水位计横向距离大于58m并且小于150m；步骤三：桥上安装；水位计安装在桥上，对着两岸任一方向扫描，要使所有激光发射线与重力方向的测角大于30
°
才可保证高程精度在
±
3cm以内，雷达的水平角度为90
°
，水位计偏离中轴线最远的发射线与其中轴线之间的夹角为45
°
，因此只要保...
【专利技术属性】
技术研发人员：武治国，沈欢，陈银，平张伟，周海涛，张春萍，
申请(专利权)人：武汉新烽光电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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