浮式及半潜式移动平台方位及三维姿态监测显示系统技术方案

一种浮式及半潜式移动平台方位及三维姿态监测显示系统，包括实时动态差分GPS定位模块，用于获取移动平台的定位数据；双向重力式倾角仪模块，用于获取移动平台的倾角数据；防水摄像头，用于拍摄移动平台周围设定范围内的真实环境；无线传输模块，用于将相关数据传输至数据同步采集与处理模块；数据同步采集与处理模块，用于同步采集及转换相关数据；实时三维动画及信息显示模块，用于三维仿真方式实时动态地显示移动平台方位及姿态及周围真实环境。本实用新型专利技术采用GPS及三维仿真的方式实时动态显示移动平台的方位姿态信息，直观、高效和高精度，大大提高施工安全及工程效率，自动化程度高，实现对整个施工过程的精确监测，具有广泛应用前景。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于工程测量及仿真设计领域，尤其涉及一种浮式及半潜式移动平台方位及三维姿态监测显示系统。
技术介绍
在工程建设等领域，例如沉管法隧道施工及海上船舶平台等，需要精确测量大型移动物体的方位以及三维姿态，以便于进行施工对接及保证工程安全，尤其是对于水下移动施工工程而言，不仅要求高度安全性，而且整个施工过程在水面以下，施工区域离岸较远，施工工期比较长，特别是如果工程所处水域水体浑浊度高，即使安装水下摄像头也无法看清施工过程，这样就会对这个施工带来较高难度，容易发生碰撞等重大事故。现有的传统方法一般通过潜水员探摸及测量数据报数等方法进行测量，不仅效率较低且不够直观、精确，在这种情况下，提供一种精度达到厘米级、能全天候长时间独立工作、能同时多点采集移动平台的方位、倾角数据并无线长距离传输、实时三维动态模型显示的信息集成系统将能对施工过程提供高效、直观、精确的工程参考。使得现场施工及管理人员能及时了解移动物体方位、姿态以及施工阶段，并能在施工后对整个施工过程进行回放、分析、总结，从而提高工程质量。
技术实现思路
针对现有的技术缺点，本技术的目的是提供一种监测精度达到厘米级、全天候长时间工作、能对移动平台进行自动实时数据测量、远距离无线数据传输及高精度的浮式及半潜式移动平台方位及三维姿态监测显示系统。为实现上述目的，本技术的技术方案如下:一种浮式及半潜式移动平台方位及三维姿态监测显示系统，包括:实时动态差分GPS定位模块，用于获取移动平台的定位数据；双向重力式倾角仪模块，用于获取移动平台的纵向及横向倾角数据；防水摄像头，用于拍摄所述移动平台周围设定范围内的真实环境；无线传输模块，用于将定位数据、倾角数据及真实环境数据传输至数据同步采集与处理模块；数据同步采集与处理模块，用于按设置同步采集定位数据及倾角数据，并对定位数据进行坐标系统转换，转换成预设类型坐标系，并自动将数据以采集时间命名进行保存；实时三维动画及信息显示模块，用于通过三维建模按照真实尺寸和形状显示所述移动平台，并根据数据同步采集与处理模块处理后的定位数据及倾角数据以三维仿真方式实时动态的显示移动平台相对方位及三维姿态，同时，还用于显示所述移动平台周围设定范围内等比例真实环境。较佳地，所述实时动态差分GPS定位模块包括设于岸边固定方位的RTK基站及分别设于移动平台上且高于水面以上的A测量塔及B测量塔的两个RTK移动站。较佳地，所述无线传输模块采用点对点无线桥接方式，包括:供电及数据采集接口集成模块，分别设置于A测量塔及B测量塔内，用于对仪器设备进行独立供电及采集相关数据，且数据采集接口数量为一个或一个以上；无线数据发射天线，与供电及数据采集接口集成模块相连接用于发送数据；无线数据接收天线，固定设置于岸边与数据同步采集与处理模块相连接，用于接收无线数据发射天线所发送的数据。较佳地，所述无线数据发射天线及无线数据接收天线采用全向或全向与定性相结合的方式。较佳地，所述无线传输模块的无线传输带宽为100兆以上。具体地，所述数据同步采集与处理模块包括:设置模块，用于按需要调节采集模块的数据采集时间间隔及采集参数；采集模块，用于将无线数据接收天线所接收到的不同波特率及设置参数的定位数据及倾角数据进行同步采集；转换模块，用于对采集模块采集的定位数据进行坐标系统转换，转换成预设类型坐标系；存储模块，用于将所有采集及转换后的数据自动保存于数据文件中，数据文件自动按采集时间命名；较佳地，所述实时三维动画及信息显示模块还用于实时动态的显示移动平台方位角、与固定点的距离及高度偏移值。具体地，所述实时三维动画及信息显示模块包括:数据读取模块，用于读取数据同步采集与处理模块中保存的数据；显示调节模块,用于设置三维动画的显示参数,所述显示参数包括动态显示时间间隔、回放速度；显示模块，用于根据显示调节模块设置的显示参数将数据读取模块读取的数据按设定方式进行显示，所述设定方式包括侧向、正向、透视图及特定部位特写。较佳地，所述防水摄像头的数量为一个或一个以上与现有技术相比，本技术具有如下有益效果:本系统采用实时动态差分GPS及动画仿真的方式实时动态显示移动平台的方位姿态信息，直观、高效和高精度(厘米级)，大大提高施工安全及工程效率，自动化程度高，实现对整个施工过程的任意回放及精确监测，具有广泛应用前景。附图说明图1是本技术系统实施例一的结构示意图。图2是本技术系统实施例二的结构示意图。图3是本技术的鸟瞰示意图。图4为RTK流动站及无线数据发射天线结构示意图。具体实施方式以下结合其中的较佳实施例对本技术方案进行详细阐述。图1中示出了本技术的浮式及半潜式移动平台方位与姿态检测系统实施例的结构示意图。如图1所示，本实施例中的浮式及半潜式移动平台方位与姿态检测系统包括有:实时动态差分GPS定位模块101，用于获取移动平台的定位数据；双向重力式倾角仪模块102，用于获取移动平台的纵向及横向倾角数据；一个以上的防水摄像头106，用于拍摄所述移动平台107周围设定范围内的真实环境，；无线传输模块103，用于将定位数据及倾角数据传输至数据同步采集与处理模块104 ；数据同步采集与处理模块104，用于按设置同步采集定位数据及倾角数据，并对定位数据进行坐标系统转换，转换成预设类型坐标系，并自动将数据以采集时间命名进行保存；实时三维动画及信息显示模块105，用于通过三维建模按照真实尺寸和形状显示所述移动平台107，并根据数据同步采集与处理模块104处理后的定位数据及倾角数据以三维仿真方式实时动态的显示移动平台107相对方位及三维姿态，同时，还用于显示所述移动平台107周围设定范围内等比例真实环境。根据本实施例中的系统，其通过实时动态差分GPS定位模块101实时获取移动平台的定位数据，通过双向重力式倾角仪模块102实时获取移动平台107的纵向及横向倾角数据，并通过数据同步采集与处理模块104对同步采集的定位数据转换到预设类型的坐标系，通过三维建模及仿真的方式实时显示移动平台107的相对方位、三维姿态等信息，使得对浮式及半潜式移动平台的监控直观、高效，大大提高了施工安全及工程效率。其中，如图1所示，在本实施例的系统中，该防水摄像头106是用于拍摄上述移动平台107周围设定范围内的真实环境。此时，基于防水摄像头106所拍摄的真实环境，上述实时三维动画及信息显示模块105，还可以用于显示移动平台107周围设定范围内等比例真实环境，为精确监测移动平台107的方位及姿态等提供更进一步的参考。其中，上述防水摄像头106，可以设置有一个或一个以上的多个，具体的防水摄像头106的个数，可以根据具体对周围环境的覆盖度等实际需求进行设定，图2是对图1的进一步细化，其中，上述实时动态差分GPS定位模块101包括设置于岸边固定位置的RTK基站及分别设于移动平台107上且高于水面的A测量塔109及B测量塔108的两个RTK移动站1011，所述A测量塔109及B测量塔108内均设置有采集RTK移动站1011及倾角仪数据的供电及数据采集接口集成模块1031。图3中示出了上述实时动态差分GPS定位模块101的设置方式的示意图。如图3所示，RTK基站设置、架设在岸边的固定位置，两个RTK移动站本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种浮式及半潜式移动平台方位及三维姿态监测显示系统，其特征在于，包括：实时动态差分GPS定位模块，用于获取移动平台的定位数据；双向重力式倾角仪模块，用于获取移动平台的纵向及横向倾角数据；防水摄像头，用于拍摄所述移动平台周围设定范围内的真实环境；无线传输模块，用于将定位数据、倾角数据及真实环境数据传输至数据同步采集与处理模块；数据同步采集与处理模块，用于采集和保存定位数据及倾角数据；实时三维动画及信息显示模块，用于显示移动平台相对方位及三维姿态，同时，还用于显示所述移动平台周围设定范围内等比例真实环境。

【技术特征摘要】
1.一种浮式及半潜式移动平台方位及三维姿态监测显示系统，其特征在于，包括: 实时动态差分GPS定位模块，用于获取移动平台的定位数据； 双向重力式倾角仪模块，用于获取移动平台的纵向及横向倾角数据； 防水摄像头，用于拍摄所述移动平台周围设定范围内的真实环境； 无线传输模块，用于将定位数据、倾角数据及真实环境数据传输至数据同步采集与处理模块； 数据同步采集与处理模块，用于采集和保存定位数据及倾角数据； 实时三维动画及信息显示模块，用于显示移动平台相对方位及三维姿态，同时，还用于显示所述移动平台周围设定范围内等比例真实环境。2.根据权利要求1所述的浮式及半潜式移动平台方位及三维姿态监测显示系统，其特征在于，所述实时动态差分GPS定位模块包括设于岸边固定方位的RTK基站及分别设于移动平台上且高于水面以上的A测量塔及B测量塔的两个RTK移动站。3.根据权利要求1所述的浮式及半潜式移动平台方位及三维姿态监测显示系统，其特征在于，所述无线传输模块采用点对点无线桥接方式，包括: 供电及...

【专利技术属性】
技术研发人员：詹杰民，唐灵，喜扬洋，苏炜，赵陶，李天赠，胡文清，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：实用新型
国别省市：