船载水陆一体化点云测距系统校准规范

JJFXXX—XXXX船载水陆一体化点云测距系统校准规范HY/T0350—2023船载海陆地形是指船载水陆一体化点云测距系统所测水上部分点云与水下部分点云在水平面内和垂船载水陆一体化点云测距系统是（简称点云测距系统）以水面船只（含无人船）为载体将多种传感器集成于一体，采用条带测量的方式，2据。水上部分通常采用三维激光扫描仪，水下部分通常姿态仪获取三维激光扫描仪和多波束测深仪的位置数据进行融合计算，形成水上及水下地形的点云成果，1 3 c)点云测距系统校准不应受到强磁场、电场、障碍物阻挡以及反光物反光和阳光直JJFXXX—XXXX3a)球棒：应包含球型靶标和连接杆；球型靶标表面应漫反射，无投射型靶标（推荐荐选用不锈钢制品）长度5m，每隔0.3m应设置定位点，各定位点距两球型靶标球图2球棒示意图1——球型靶标1；2——定位点；3——连接杆；4——球型靶标2；b)全站仪：测距Ⅰ级，测角最大允许误差±0.5"，免棱镜。表1校准项目序号项目名称校准方法1空间相对距离示值误差7.32一致性示值误差7.44b)将3组球棒安装至试验平台，保持球棒铅锤，各球棒的间距互不相等且不小于3m，4图3球棒安装侧视示意图1——球棒1；2——球棒2；3——球棒3；4——水面；d)采用测站坐标系，使用全站仪分别测量各球棒定位点的三维坐标（见图4测量123图4全站仪测量定位点示意图1——球棒；2——全站仪；3——定位点；X-XY-Y ==mnp(m,n,p)—为直线的法向量，m；(X0,Y0,H0)—为定位点的测站坐标，m；JJFXXX—XXXX5(X,Y,H)—为直线上任意一点的测站坐标，m；X=X0+LY=Y0+LH=H0+L(X,Y,H)—在测站坐标系下，水上或水下球型靶标球心的坐标，m；g)按公式（5）和公式（6）计算水上和水下部分各球型靶标球心的空间相对距离的SiSi,XiLXi,,(Xsi,Xs,i+1)2+(Ys,iYs,i+1)2+(Hs,iHs,i+1)2,(Xxi,Xx,i+1)2+(Yx,iY)2+(Hx,iHx,i+1)2LS,i—水上球型靶标球心的空间相对距离的标准值，m；LX,i—水下球型靶标球心的空间相对距离的标准值，m；在垂直面内的投影距离的标准值，并取算术LP,i=(Xs,iXx,i)2+(,iYx,i)2LS,i=Hs,iHx,iJJFXXX—XXXX6b)接通各传感器，按使用说明书要求进行预热。c)点云测距系统校准前宜对各传d)完成点云测距系统检校后，将各传感器安装偏差输入采集软件，并检查各传感器e)在距校准装置4m和8m处布设计划线，并导入点云测距系统导航软件中。(Xi-Xi+1)2+(Yi-Yi+1)2+(Hi-H(Xi,Yi,Hi)—点云测距系统所测水上或水下球型靶标球心的坐标，m；ΔXi=Li-LXΔ=L-LΔX,i—点云测距系统水下部分球型靶标球心的空间距离示值误差，m；a)按7.2a)—c)步骤，获取点云测距系统所测球型靶标点云成果，算同一球棒水上和水下球型靶标球心在水平面内JJFXXX—XXXX7LYP,i=(Xsp,i-Xxp,i)2+(p,i-Yxp,i)2（12）(Xsp,i,Ysp,i)——点云测距系统所测水上球型靶标球心坐标，m；(Xxp,i,Yxp,i)——点云测距系统所测水下球型靶标球心坐标，m；计算同一球棒水上和水下球型靶标球心在垂直面内的LYS,i=Hss,i-HxsHss,i—点云测距系统测量的水上球型靶标球心高程，m；Hxs,i—点云测距系统测量的水下球型靶标球心高程，m；c)按照公式（14）和公式（15）计Δ=L-L=LYS,i-LS,id)a)—c)步骤重复3次，计算系统在水平方向JJFXXX—XXXX8f)被校准系统各传感器的名称、制造商、规格型号、出厂编号；h)对校准所依据的技术规范标识，包括名称及代号；j)校准环境条件的描述，包括：温度、湿度等；l)校准证书签发人的签名、职务，以及签发日期；由于复校时间间隔的长短是由仪器的使用情况、使用者、仪器本身质量等诸多因素所9在陆上空间将点云测距系统的水上、水下部分进行可将上述检校结果作为点云测距系统水上、水下部分拆解并进行室外精检校。粗检校由于传感器内部不可视，导致轴b)基于上述点位构建各传感器单体坐标系，并确定用于各传感器之间坐标系转换所d)利用工业测量系统，在观测坐标系下对用于各传感器之间坐标系转换所布设的公e)分别基于公共点在各传感器单平面拟合后测量点的残差中误差优于5mm，平面个数应多于6个，具有不同的朝向（即法矢量方向不同且有至少3个平面的朝向接近垂直。此外，载体应以不同路线、不同JJFXXX—XXXX距离（载体与检校平面之间）分别进行检校数据采集，a)建立面模型检校场，测量面模探测法）或按横摇偏差、电罗经偏差、导航时延（剖面重叠法）和速度差别尽可能大，同时要保持均匀并严格在计划JJFXXX—XXXX2+z12+z222+z12+z22+znA=|2x2设球型标靶圆心三维坐标为(x,y,z半径为r，则球型靶标的方程为：22+2其中，x,y,z)为球心坐标，T为球的半径,{xi,yi,zi〕,i=1,2,3…,n}为球面上的点；222i2y12y2y12y22yn|||L2xn2zi2zi2z2z2z2z22znxyz222-x-y-zx2-y2-z2)]「x|-|x|-|x2nn2122]|||按式(B.3)求解此超定方程，将该方程的解记为靶标的球心近似值x0,y0,=(ATA)-1ATYrrf(x,y,z,r)=-r对(B.4)式在球心近似值及设计半径x0,y0,z0,T0处线性化可得：f(x,y,z,r)=f(x0,y0,z0,r0)--=L1+V=0((xi-x0)2+(yi-y0)2+(zi-z0)2T=[(x-x0)(y-y0)(z-z0)(z-z0)]T；L1为观测值；V为观测值的改正数；ε=fx0,y0,z0,T0；「]-「]JJFXXX—XXXXV为第i个球面点到近似球心x0,y0,z0的改正数；使用间接平差方法求解(B.6)式，定||||||||||00「-(x1-x0)-(y||||||||||00----1-1nnn-1-(x-x0)-(y-y0)-(znnn-100RnRnR001P||0得到参数x0,y0,z0,T0的改正数,,,：T=(BTPB)-1BTPlT0]|「ε]2ε0n2ε0nε0|||||JJFXXX—XXXX证书编号：器具名称传感器型号传感器编号传感器制造单位送检单位及地址检定地点环境条件温度：相对湿度：外观检查铭牌检查校准项目示值标准值示值误差空间相对距离一致性校准员：核验员：试验日期：年月日JJFXXX—XXXX证书编号××××××-××××检定机构授权说明检定环境条件及地点：温度℃地点相对湿度%其他检定使用的计量（基）标准装置名称测量范围不确定度/准确度等级/最大允许误差计量（基）标准证书编号有效期至检定使用的标准器名称测量范围不确定度/准确度等级/最大允许误差检定/校准证书编号有效期至JJFXXX—XXXX证书编号xxxx-xxx校准结果1.空间相对距离2.一致性6.一致性重复性示值m标准值m示值误差m示值m标准值m示值误差m m测量结果算术平均值/m标准偏差/m以下空白JJFXXX—XXXXnnxL1船载水陆一体化点云测距系统空间相对距离指标球相对距离开展测量不确定度评定工作。系统所测两LPYX1=X0+xL12222H1+xL1X2=X+xL2YYxL2H2=H+xL2LP——被校准系统测量两目标球球心距离示值，m；X1——被校准系统测量相邻目标球球心的北向水平坐标，m；YX2——被校准系统测量相邻目标球球心的北向水平坐标，m；YH1——被校准系统测量相邻目标球球心的高程，m；H2——被校准系统测量相邻目标球球心的高程，m；X0、X’0——被校准系统测量对应球棒定位点的北向水平坐标，m；YH0、H’0——被校准系统测量对应球棒定位点的高程，m；(mnp)——为相应球棒对应直线的法向量，m；JJFXXX—XXXXs1s1考虑到影响测量不确定度的因素，系统所测两目标球球心坐标相对距离示值误差Δs表SSS1123Δ=LL+ζSSS1123((x011(H0+pxL1(H+p1xL2))21222222222222222222LS——点云测距系统测量水上或水下两球型靶标球心此测量不确定度为被校准设备所引入的测量不在测量不确定度评价的过程中，采用船距球棒装置4m处系统所测数据作为代表性数JJFXXX—XXXX表E.14m处系统所测水上和水下两目标球球心相对距离测量数据水上两目标球相对距离（m）水下两目标球相对距离距离（m）5.325.285.355.105.295.195.315.095.285.255.295.405.315.045.275.375.365.325.315.09 μL,1一μL,2=μ(y)L,2=S S L,2 E.3.2钢卷尺测量引入的标准不确定度μL,0试验中所采用的Ι级全站仪测距最大允许误差±（1+1×10-6D）mm，测角最大允许误差全站仪分别对各定位点坐标进行测量，不确定度评估按最远距离100m估计。根据有62qE.3.4校准装置安装偏差引入的标准不确定度μζJJFXXX—XXXXμζ==估计安装偏差属于矩形分布，经查表可知k=，则校准装置偏差引μζ==33根据有关技术资料、使用经验，估计目标球加工5μdE.3.6球棒定位点引入的标准不确定度μd根据有关技术资料、使用经验，估计球棒定位点标记偏差的区间半宽度为3mm，估μd系统水上水下点云一致性校准装置相邻两个球心,,s)x0(xs)((x0(y0(H0+pxL1(H+p1xL2))2222222222222222222JJFXXX—XXXXs)cx,o(Δs),x0s)cx,o(Δs),((x0(y0(H0+pxL1(H+p1xL2))2222222222222222222222222(x0(x+m1xL2))x222222 +p2)1.5)+(y0(y+xL2))xL1mn(m22+p2)1.5+(H0+xL1(H+xL2))x22((x0(y0(H0+pxL1(H+p1xL2))2222222222222222222JJFXXX—XXXX22222(())Lm+++mnp21111Ln222111mnmnmnx1)((LpLpLpLp++xx2010+22222(())Lm+++mnp21111Ln222111mnmnmnx1)((LpLpLpLp++xx2010++++222p111++++222111(H0s)s)(x0(x+xL2))x(y0(y+xL2))x(H0+xL1(H+xL2))x 一((x0(y0(H0+pxL1(H+p1xL2))2222222222222222222+++ x (()++yy010 x (()++yy0102+p+xL1(H+xL2))()(x0(x01+n1+p1m1+n1+p1xL1(H+p1xL2))2m1+n1+p1np(y0+(H0mmJJFXXX—XXXXmmnnmnmmnnmnx11222 ,(()LLpLp+++x1002++++222222pmnp111+++++020+1222222mmnnmnmmnnmnx11222 ,(()LLpLp+++x1002++++222222pmnp111+++++020+12222222mnp111111222x+++ x