基于单光栅尺可伸缩机械臂的纸海图点经纬度读取方法 |
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| 申请号 | CN201710466872.0 | 申请日 | 2017-06-20 | 公开(公告)号 | CN107131849A | 公开(公告)日 | 2017-09-05 |
| 申请人 | 中国船舶重工集团公司第七0七研究所; | 发明人 | 孙高翔; 刘季; 陈凯; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种基于单光栅尺可伸缩 机械臂 的纸海图点经纬度读取方法，包括以下步骤：⑴.根据可伸缩机械臂的 角 度和长度得知拾取点在纸海图直角 坐标系 中的 位置 坐标；⑵.根据拾取位置点在直角坐标系中的坐标和纸海图的基本信息计算出拾取位置点的经纬度信息。本方法利用类似机械臂的位置测量机构可以快速地将纸海图上某点位置的经纬度信息用计算机读出，从而克服了传统计算方法复杂的 缺陷 ，简化了纸海图某点位置经纬度的读取过程，降低了读取难度，提高了读取效率和 精度 。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种基于单光栅尺可伸缩机械臂的纸海图点经纬度读取方法，其特征在于：包括以下步骤： |
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| 说明书全文 | 基于单光栅尺可伸缩机械臂的纸海图点经纬度读取方法技术领域[0001] 本发明涉及舰船海图标绘台纸海图点经纬度信息测量技术领域，尤其是一种基于单光栅尺可伸缩机械臂的纸海图点经纬度读取方法。 背景技术[0002] 船只在航行时需要在纸海图上标绘出本船位置，然后在纸海图上观察本船附近是否有碍航物、浅滩等影响航行安全的因素，并要及时从纸海图上获得碍航物、锚位、转向点等其他标识的经纬度信息，用以计算其距离本船的方位和距离。 [0003] 当前利用纸海图计算碍航物锚位、转向点等其他标识距离本船的方位距离方式，是在纸海图上分别标绘出本船和附近测量目标在纸海图上的位置，参考海图比例尺和经纬网格线，用分规在纸海图上读出距离，用量角器在纸海图上测量出两个点的方位。上述这种在纸海图上量算某点的经纬度值的操作方式繁琐、费时，工作人员的工作量较大，而且容易出现计算误差。 发明内容[0004] 本发明是针对在纸海图上量算某点的经纬度值操作繁琐的缺点，通过类似机械臂的测量机构，利用计算机快速计算出机械臂末端在纸海图上所指位置的经纬度信息，提供一种可以大幅度减少航海人员工作量、提高作业效率的基于单光栅尺可伸缩机械臂的纸海图点经纬度读取方法。 [0005] 本发明的目的是通过以下技术手段实现的： [0006] 一种基于单光栅尺可伸缩机械臂的纸海图点经纬度读取方法，其特征在于：包括以下步骤： [0007] ⑴.根据可伸缩机械臂的角度和长度得知拾取点在纸海图直角坐标系中的位置坐标； [0008] ⑵.根据拾取位置点在直角坐标系中的坐标和纸海图的基本信息计算出拾取位置点的经纬度信息。 [0009] 而且，步骤⑴所述的具体方法为：沿纸海图有效区域的下边缘和左边缘建立直角坐标系XOY，右方向为正，前方向为正，单位为通用长度单位；将测量机构的末端拾取装置移动到纸海图某位置点A正上方，绝对式光栅的基准沿x轴方向，计算机通过绝对式光栅的读数头读取机械臂的角度信息α，通过短距离激光测距仪测量可伸缩机械臂的长度信息l，计算机根据角度信息α和机械臂长度信息l，通过公式计算得出点A相对于测量机构固定位置点(x0,y0)的相对位置关系，该公式为： [0010] [0012] 而且，所述的类机械臂相对位置测量机构包括旋转机构、绝对式光栅、可伸缩机械臂、激光测距仪、测距靶位和末端拾取装置，旋转机构内放置绝对式光栅，旋转机构上安装一个竖杆，该竖杆的上端安装测距靶位，该竖杆的上端安装水平放置的可伸缩机械臂，机械臂旋转时，靶位随机械臂一同旋转，靶面始终正对着激光测距仪，该伸缩机械臂的前端安装一个竖直安装的末端拾取装置，该末端拾取装置内安装激光测距仪。 [0013] 而且，步骤⑵所述的具体方法为：先根据纸海图安放的位置，计算出点A位置在纸海图直角坐标系的坐标值(xA,yA)，再根据纸海图对应的投影变换计算出A点的经纬度(lonA,latA)＝G(xA,yA)。 [0014] 本发明的优点和积极效果是： [0016] 2、本方法是建立一种类似机械臂的位置测量机构，用机械臂的可移动端移动到纸海图上需要测量的位置点，在移动过程中，机械臂的方位和长度都发生变化。通过安装在机械臂固定端的光栅尺测量机械臂旋转角度，通过激光测距方法测量机械臂拉伸出的长度，计算出机械臂末端的位置。再根据机械臂固定位置和纸海图的布置关系，以及纸海图自身的绘制范围、比例尺和基准纬度等信息，计算出机械臂末端所指位置的经纬度信息。 [0017] 获得点的经纬度信息可以后，计算机可以计算出点之间的方位距离信息，使用方式更加灵活。 [0019] 图1是单光栅机械测量机构的结构图； [0020] 图2是测量机构的俯视图。 具体实施方式[0021] 下面结合附图详细叙述本发明的实施例；需要说明的是，本实施例是叙述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。 [0022] 一种基于单光栅尺可伸缩机械臂的纸海图点经纬度读取方法，包括以下步骤： [0023] ⑴.获得拾取位置点在纸海图直角坐标系中的位置坐标： [0024] 沿纸海图有效区域的下边缘和左边缘建立直角坐标系XOY，右方向为正，前方向为正，单位为通用长度单位；移动测量机构的末端拾取装置到纸海图某位置点A正上方，绝对式光栅的基准沿x轴方向，计算机通过绝对式光栅的读数头读取机械臂的角度信息α，通过短距离激光测距仪测量可伸缩机械臂的长度信息l，计算机根据角度信息α和机械臂长度信息l，通过公式计算得出点A相对于测量机构固定位置点的相对位置关系，该公式为： [0025] [0026] 其中，(x0,y0)是测量机构的基座在坐标系XOY中的位置，l是拉伸到指定位置后机械臂的长度，(xA,yA)是末端拾取装置所指位置点A在坐标系XOY中的位置，α是拉伸到指定位置后机械臂的角度。 [0027] 上述的类机械臂的相对位置测量机构包括旋转机构1、可伸缩机械臂4、激光测距仪5、测距靶位3和末端拾取装置6，旋转机构内放置绝对式光栅，旋转机构上安装一个竖杆2，该竖杆的上端安装测距靶位，该竖杆的上端安装水平安装的可伸缩机械臂，机械臂旋转时，靶位随机械臂一同旋转，靶面始终正对着激光测距仪，该可伸缩机械臂的前端安装一个竖直安装的末端拾取装置，该末端拾取装置内安装激光测距仪。测量机构是固定在标绘台上的；使用时，纸海图平铺在海图标绘台表面的固定区域内。 [0028] ⑵.根据直角坐标系中的坐标计和纸海图的基本信息算出经纬度信息： [0029] 先根据纸海图安放的位置，计算出点A位置在纸海图直角坐标系XOY的坐标值(xA,yA)，再根据被安放纸海图所对应的投影变换计算出A点的经纬度(lonA,latA)＝G(xA,yA)。 [0030] 以下对投影变换(纸海图直角坐标系和地理经纬度之间的变换)进行简单说明介绍： [0031] 纸海图有效区域的大小一般为1000mm×700mm左右，每张纸海图在制作时都有相对应的比例尺，投影方式(我国纸海图通常使用墨卡托投影方式)，同时在纸海图上可以读到左下角点经纬度信息和右上角经纬度信息。根据这些信息和投影方式，可以在计算机中建立经纬度和纸海图直角坐标之间的关系。根据经纬度信息(lon,lat)可以计算出该点在纸海图XOY直角坐标系中的坐标(x,y)，同时也可以根据XOY点坐标也能计算出对应得经纬度信息。 [0032] 我国纸海图常用的正反墨卡托投影转换关系：(lon,lat)＝G(x,y)和(x,y)＝G-1(lon,lat)，通用公式不再赘述。 |
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