船載水陸一體化點(diǎn)云測(cè)距系統(tǒng)校準(zhǔn)規(guī)范

JJFXXX—XXXX船載水陸一體化點(diǎn)云測(cè)距系統(tǒng)校準(zhǔn)規(guī)范HY/T0350—2023船載海陸地形是指船載水陸一體化點(diǎn)云測(cè)距系統(tǒng)所測(cè)水上部分點(diǎn)云與水下部分點(diǎn)云在水平面內(nèi)和垂船載水陸一體化點(diǎn)云測(cè)距系統(tǒng)是（簡(jiǎn)稱點(diǎn)云測(cè)距系統(tǒng)）以水面船只（含無(wú)人船）為載體將多種傳感器集成于一體，采用條帶測(cè)量的方式，2據(jù)。水上部分通常采用三維激光掃描儀，水下部分通常姿態(tài)儀獲取三維激光掃描儀和多波束測(cè)深儀的位置數(shù)據(jù)進(jìn)行融合計(jì)算，形成水上及水下地形的點(diǎn)云成果，1 3 c)點(diǎn)云測(cè)距系統(tǒng)校準(zhǔn)不應(yīng)受到強(qiáng)磁場(chǎng)、電場(chǎng)、障礙物阻擋以及反光物反光和陽(yáng)光直JJFXXX—XXXX3a)球棒：應(yīng)包含球型靶標(biāo)和連接桿；球型靶標(biāo)表面應(yīng)漫反射，無(wú)投射型靶標(biāo)（推薦薦選用不銹鋼制品）長(zhǎng)度5m，每隔0.3m應(yīng)設(shè)置定位點(diǎn)，各定位點(diǎn)距兩球型靶標(biāo)球圖2球棒示意圖1——球型靶標(biāo)1；2——定位點(diǎn)；3——連接桿；4——球型靶標(biāo)2；b)全站儀：測(cè)距Ⅰ級(jí)，測(cè)角最大允許誤差±0.5"，免棱鏡。表1校準(zhǔn)項(xiàng)目序號(hào)項(xiàng)目名稱校準(zhǔn)方法1空間相對(duì)距離示值誤差7.32一致性示值誤差7.44b)將3組球棒安裝至試驗(yàn)平臺(tái)，保持球棒鉛錘，各球棒的間距互不相等且不小于3m，4圖3球棒安裝側(cè)視示意圖1——球棒1；2——球棒2；3——球棒3；4——水面；d)采用測(cè)站坐標(biāo)系，使用全站儀分別測(cè)量各球棒定位點(diǎn)的三維坐標(biāo)（見(jiàn)圖4測(cè)量123圖4全站儀測(cè)量定位點(diǎn)示意圖1——球棒；2——全站儀；3——定位點(diǎn)；X-XY-Y ==mnp(m,n,p)—為直線的法向量，m；(X0,Y0,H0)—為定位點(diǎn)的測(cè)站坐標(biāo)，m；JJFXXX—XXXX5(X,Y,H)—為直線上任意一點(diǎn)的測(cè)站坐標(biāo)，m；X=X0+LY=Y0+LH=H0+L(X,Y,H)—在測(cè)站坐標(biāo)系下，水上或水下球型靶標(biāo)球心的坐標(biāo)，m；g)按公式（5）和公式（6）計(jì)算水上和水下部分各球型靶標(biāo)球心的空間相對(duì)距離的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—水上球型靶標(biāo)球心的空間相對(duì)距離的標(biāo)準(zhǔn)值，m；LX,i—水下球型靶標(biāo)球心的空間相對(duì)距離的標(biāo)準(zhǔn)值，m；在垂直面內(nèi)的投影距離的標(biāo)準(zhǔn)值，并取算術(shù)LP,i=(Xs,iXx,i)2+(,iYx,i)2LS,i=Hs,iHx,iJJFXXX—XXXX6b)接通各傳感器，按使用說(shuō)明書(shū)要求進(jìn)行預(yù)熱。c)點(diǎn)云測(cè)距系統(tǒng)校準(zhǔn)前宜對(duì)各傳d)完成點(diǎn)云測(cè)距系統(tǒng)檢校后，將各傳感器安裝偏差輸入采集軟件，并檢查各傳感器e)在距校準(zhǔn)裝置4m和8m處布設(shè)計(jì)劃線，并導(dǎo)入點(diǎn)云測(cè)距系統(tǒng)導(dǎo)航軟件中。(Xi-Xi+1)2+(Yi-Yi+1)2+(Hi-H(Xi,Yi,Hi)—點(diǎn)云測(cè)距系統(tǒng)所測(cè)水上或水下球型靶標(biāo)球心的坐標(biāo)，m；ΔXi=Li-LXΔ=L-LΔX,i—點(diǎn)云測(cè)距系統(tǒng)水下部分球型靶標(biāo)球心的空間距離示值誤差，m；a)按7.2a)—c)步驟，獲取點(diǎn)云測(cè)距系統(tǒng)所測(cè)球型靶標(biāo)點(diǎn)云成果，算同一球棒水上和水下球型靶標(biāo)球心在水平面內(nèi)JJFXXX—XXXX7LYP,i=(Xsp,i-Xxp,i)2+(p,i-Yxp,i)2（12）(Xsp,i,Ysp,i)——點(diǎn)云測(cè)距系統(tǒng)所測(cè)水上球型靶標(biāo)球心坐標(biāo)，m；(Xxp,i,Yxp,i)——點(diǎn)云測(cè)距系統(tǒng)所測(cè)水下球型靶標(biāo)球心坐標(biāo)，m；計(jì)算同一球棒水上和水下球型靶標(biāo)球心在垂直面內(nèi)的LYS,i=Hss,i-HxsHss,i—點(diǎn)云測(cè)距系統(tǒng)測(cè)量的水上球型靶標(biāo)球心高程，m；Hxs,i—點(diǎn)云測(cè)距系統(tǒng)測(cè)量的水下球型靶標(biāo)球心高程，m；c)按照公式（14）和公式（15）計(jì)Δ=L-L=LYS,i-LS,id)a)—c)步驟重復(fù)3次，計(jì)算系統(tǒng)在水平方向JJFXXX—XXXX8f)被校準(zhǔn)系統(tǒng)各傳感器的名稱、制造商、規(guī)格型號(hào)、出廠編號(hào)；h)對(duì)校準(zhǔn)所依據(jù)的技術(shù)規(guī)范標(biāo)識(shí)，包括名稱及代號(hào)；j)校準(zhǔn)環(huán)境條件的描述，包括：溫度、濕度等；l)校準(zhǔn)證書(shū)簽發(fā)人的簽名、職務(wù)，以及簽發(fā)日期；由于復(fù)校時(shí)間間隔的長(zhǎng)短是由儀器的使用情況、使用者、儀器本身質(zhì)量等諸多因素所9在陸上空間將點(diǎn)云測(cè)距系統(tǒng)的水上、水下部分進(jìn)行可將上述檢校結(jié)果作為點(diǎn)云測(cè)距系統(tǒng)水上、水下部分拆解并進(jìn)行室外精檢校。粗檢校由于傳感器內(nèi)部不可視，導(dǎo)致軸b)基于上述點(diǎn)位構(gòu)建各傳感器單體坐標(biāo)系，并確定用于各傳感器之間坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換所d)利用工業(yè)測(cè)量系統(tǒng)，在觀測(cè)坐標(biāo)系下對(duì)用于各傳感器之間坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換所布設(shè)的公e)分別基于公共點(diǎn)在各傳感器單平面擬合后測(cè)量點(diǎn)的殘差中誤差優(yōu)于5mm，平面?zhèn)€數(shù)應(yīng)多于6個(gè)，具有不同的朝向（即法矢量方向不同且有至少3個(gè)平面的朝向接近垂直。此外，載體應(yīng)以不同路線、不同JJFXXX—XXXX距離（載體與檢校平面之間）分別進(jìn)行檢校數(shù)據(jù)采集，a)建立面模型檢校場(chǎng)，測(cè)量面模探測(cè)法）或按橫搖偏差、電羅經(jīng)偏差、導(dǎo)航時(shí)延（剖面重疊法）和速度差別盡可能大，同時(shí)要保持均勻并嚴(yán)格在計(jì)劃JJFXXX—XXXX2+z12+z222+z12+z22+znA=|2x2設(shè)球型標(biāo)靶圓心三維坐標(biāo)為(x,y,z半徑為r，則球型靶標(biāo)的方程為：22+2其中，x,y,z)為球心坐標(biāo)，T為球的半徑,{xi,yi,zi〕,i=1,2,3…,n}為球面上的點(diǎn)；222i2y12y2y12y22yn|||L2xn2zi2zi2z2z2z2z22znxyz222-x-y-zx2-y2-z2)]「x|-|x|-|x2nn2122]|||按式(B.3)求解此超定方程，將該方程的解記為靶標(biāo)的球心近似值x0,y0,=(ATA)-1ATYrrf(x,y,z,r)=-r對(duì)(B.4)式在球心近似值及設(shè)計(jì)半徑x0,y0,z0,T0處線性化可得：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為觀測(cè)值；V為觀測(cè)值的改正數(shù)；ε=fx0,y0,z0,T0；「]-「]JJFXXX—XXXXV為第i個(gè)球面點(diǎn)到近似球心x0,y0,z0的改正數(shù)；使用間接平差方法求解(B.6)式，定||||||||||00「-(x1-x0)-(y||||||||||00----1-1nnn-1-(x-x0)-(y-y0)-(znnn-100RnRnR001P||0得到參數(shù)x0,y0,z0,T0的改正數(shù),,,：T=(BTPB)-1BTPlT0]|「ε]2ε0n2ε0nε0|||||JJFXXX—XXXX證書(shū)編號(hào)：器具名稱傳感器型號(hào)傳感器編號(hào)傳感器制造單位送檢單位及地址檢定地點(diǎn)環(huán)境條件溫度：相對(duì)濕度：外觀檢查銘牌檢查校準(zhǔn)項(xiàng)目示值標(biāo)準(zhǔn)值示值誤差空間相對(duì)距離一致性校準(zhǔn)員：核驗(yàn)員：試驗(yàn)日期：年月日J(rèn)JFXXX—XXXX證書(shū)編號(hào)××××××-××××檢定機(jī)構(gòu)授權(quán)說(shuō)明檢定環(huán)境條件及地點(diǎn)：溫度℃地點(diǎn)相對(duì)濕度%其他檢定使用的計(jì)量（基）標(biāo)準(zhǔn)裝置名稱測(cè)量范圍不確定度/準(zhǔn)確度等級(jí)/最大允許誤差計(jì)量（基）標(biāo)準(zhǔn)證書(shū)編號(hào)有效期至檢定使用的標(biāo)準(zhǔn)器名稱測(cè)量范圍不確定度/準(zhǔn)確度等級(jí)/最大允許誤差檢定/校準(zhǔn)證書(shū)編號(hào)有效期至JJFXXX—XXXX證書(shū)編號(hào)xxxx-xxx校準(zhǔn)結(jié)果1.空間相對(duì)距離2.一致性6.一致性重復(fù)性示值m標(biāo)準(zhǔn)值m示值誤差m示值m標(biāo)準(zhǔn)值m示值誤差m m測(cè)量結(jié)果算術(shù)平均值/m標(biāo)準(zhǔn)偏差/m以下空白JJFXXX—XXXXnnxL1船載水陸一體化點(diǎn)云測(cè)距系統(tǒng)空間相對(duì)距離指標(biāo)球相對(duì)距離開(kāi)展測(cè)量不確定度評(píng)定工作。系統(tǒng)所測(cè)兩LPYX1=X0+xL12222H1+xL1X2=X+xL2YYxL2H2=H+xL2LP——被校準(zhǔn)系統(tǒng)測(cè)量?jī)赡繕?biāo)球球心距離示值，m；X1——被校準(zhǔn)系統(tǒng)測(cè)量相鄰目標(biāo)球球心的北向水平坐標(biāo)，m；YX2——被校準(zhǔn)系統(tǒng)測(cè)量相鄰目標(biāo)球球心的北向水平坐標(biāo)，m；YH1——被校準(zhǔn)系統(tǒng)測(cè)量相鄰目標(biāo)球球心的高程，m；H2——被校準(zhǔn)系統(tǒng)測(cè)量相鄰目標(biāo)球球心的高程，m；X0、X’0——被校準(zhǔn)系統(tǒng)測(cè)量對(duì)應(yīng)球棒定位點(diǎn)的北向水平坐標(biāo)，m；YH0、H’0——被校準(zhǔn)系統(tǒng)測(cè)量對(duì)應(yīng)球棒定位點(diǎn)的高程，m；(mnp)——為相應(yīng)球棒對(duì)應(yīng)直線的法向量，m；JJFXXX—XXXXs1s1考慮到影響測(cè)量不確定度的因素，系統(tǒng)所測(cè)兩目標(biāo)球球心坐標(biāo)相對(duì)距離示值誤差Δs表SSS1123Δ=LL+ζSSS1123((x011(H0+pxL1(H+p1xL2))21222222222222222222LS——點(diǎn)云測(cè)距系統(tǒng)測(cè)量水上或水下兩球型靶標(biāo)球心此測(cè)量不確定度為被校準(zhǔn)設(shè)備所引入的測(cè)量不在測(cè)量不確定度評(píng)價(jià)的過(guò)程中，采用船距球棒裝置4m處系統(tǒng)所測(cè)數(shù)據(jù)作為代表性數(shù)JJFXXX—XXXX表E.14m處系統(tǒng)所測(cè)水上和水下兩目標(biāo)球球心相對(duì)距離測(cè)量數(shù)據(jù)水上兩目標(biāo)球相對(duì)距離（m）水下兩目標(biāo)球相對(duì)距離距離（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鋼卷尺測(cè)量引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度μL,0試驗(yàn)中所采用的Ι級(jí)全站儀測(cè)距最大允許誤差±（1+1×10-6D）mm，測(cè)角最大允許誤差全站儀分別對(duì)各定位點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行測(cè)量，不確定度評(píng)估按最遠(yuǎn)距離100m估計(jì)。根據(jù)有62qE.3.4校準(zhǔn)裝置安裝偏差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度μζJJFXXX—XXXXμζ==估計(jì)安裝偏差屬于矩形分布，經(jīng)查表可知k=，則校準(zhǔn)裝置偏差引μζ==33根據(jù)有關(guān)技術(shù)資料、使用經(jīng)驗(yàn)，估計(jì)目標(biāo)球加工5μdE.3.6球棒定位點(diǎn)引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度μd根據(jù)有關(guān)技術(shù)資料、使用經(jīng)驗(yàn)，估計(jì)球棒定位點(diǎn)標(biāo)記偏差的區(qū)間半寬度為3mm，估μd系統(tǒng)水上水下點(diǎn)云一致性校準(zhǔn)裝置相鄰兩個(gè)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