【技术实现步骤摘要】
利用断面扫描仪测定桩与船相对位置关系的方法
[0001]本专利技术涉及水上工程打桩定位
，尤其涉及利用断面扫描仪测定桩与船相对位置关系的方法。
技术介绍
[0002]在港口、码头以及跨江跨海大桥建设过程中需要在水上利用打桩船把桩打入到设计的位置和姿态，这项工作一般由打桩船完成。在打桩之前需要确定桩的位置，其中船的位置可以由卫星定位得到，如果能够确定桩与船的相对位置关系就可以得到桩的位置，因此如何确定桩与船的相对位置关系是打桩定位的关键。
[0003]但是传统打桩定位过程中桩与打桩船之间的相对位置关系依靠2台测距仪进行测定。由于桩的直径大小不同，而且差异较大，比如比较粗的桩的直径有3.2米的，也有直径几十厘米的细桩；固定的测距仪测量获得的点位对于确定桩中心的位置不理想，影响定位的精度。
技术实现思路
[0004]1.要解决的技术问题
[0005]本专利技术的目的是为了解决现有技术中打桩定位过程中桩与打桩船之间的相对位置关系依靠2台测距仪进行测定，固定的测距仪测量获得的点位对于确定桩中心的位...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.利用断面扫描仪测定桩与船相对位置关系的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：扫描仪的安置，在桩架附近的船体甲板上适当位置设置观测支架用于安装扫描仪；步骤2：建立转换模型，在船体上设置至少2个特征点，其在船体坐标系下的坐标利用全站仪测定，开启扫描仪，扫描到船体坐标已知的至少2个特征点，利用扫描仪的数据计算特征点在扫描仪坐标系下的坐标，利用2个坐标系统下的至少2个特征点的坐标按照相似变换模型计算坐标转换参数，进而得出扫描仪的中心在船体坐标系下的坐标以及扫描仪坐标系与船体坐标系的夹角，从而可以将扫描仪坐标下的坐标向船体坐标系统的转换：步骤3：扫描仪采集数据，扫描仪按照一定的频率进行扫描，获得一定范围内的点的坐标，其中包含有桩体上的扫描数据；步骤4：扫描数据的分段识别，根据相邻点距离的跳变将扫描数据分为若干段，用于后续的计算；步骤5：利用扫描仪扫描打桩的桩体，桩的直径、倾斜角可以作为已知值，一定角度倾斜的的圆柱体在扫描仪的平面上体现的是椭圆，利用扫描的数据进行椭圆的拟合，拟合过程中椭圆的长短半轴以及长轴的方位角作为已知值，然后计算椭圆中心的坐标；步骤6：根据拟合的中误差判定计算的椭圆中心是否是桩体对应的桩中心，确定桩体中心在船体坐标系下的位置。2.根据权利要求1所述的利用断面扫描仪测定桩与船相对位置关系的方法，其特征在于，所述步骤1中在桩架附近的船体甲板上适当位置设置观测支架用于安装扫描仪，要求安装的扫描仪能够扫描到不同打桩状态下的桩体，包括直桩、仰桩、俯桩，保证扫描仪能够扫描到桩体。3.根据权利要求1所述的利用断面扫描仪测定桩与船相对位置关系的方法，其特征在于，所述步骤2中平面坐标系间的转换要一定数量的公共控制点，求解出转换参数然后才能进行坐标转换。4.根据权利要求3所述的利用断面扫描仪测定桩与船相对位置关系的方法，其特征在于，所述平面坐标转换的数学模型一般可分为相似变换和仿射变换。5.根据权利要求4所述的利用断面扫描仪测定桩与船相对位置关系的方法，其特征在于，所述相似变换坐标转换参数求解过程具体为：式中为新坐标系(O2‑
X2Y2)中的坐标，为旧坐标系(O1‑
X1Y1)中的坐标，尺度变化δμ和旋转角α及O1在新坐标系(O2
‑
X2Y2)中的坐标合称为两个坐标系之间的转换参数；称为平移参数，α为旋转参数，δμ为尺度参数；设a＝X0，b＝Y0，c＝(1+δμ)cosα，d＝(1+δμ)sinα则公式(3
‑
2)可变换为
设两坐标系下有n个公共点和则可列出误差方程：即：则转换参数的最或然解:其中：P为由坐标中误差确定的权矩阵，一般取P为单位矩阵。6.根据权利要求1所述的利用断面扫描仪测定桩与船相对位置关系的方法，其特征在于，所述步骤5中椭圆的拟合有以下2种方法：方法1：依据椭圆一般方程的最小二乘法；椭圆的一般方程为f
i
(m，n，a，b，θ)＝0，其中Δx
i
＝m
‑
x
i
，Δy
i
＝n
‑
y
i
；式(6)为非线性函数，在参数的近似值处用泰勒级数...
【专利技术属性】
技术研发人员：姚连璧，许正文，王封闯，赵海东，王俊，谢义林，
申请(专利权)人：上海勃发空间信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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