大型水下吊装结构物位置姿态实时测量装置.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102866384A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102866384A(43)申请公布日2013.01.09(21)申请号201210329725.6(22)申请日2012.09.10(71)申请人北京引创科技有限责任公司地址100080北京市海淀区苏州街1号815(72)发明人么彬梁小龙曲海峰李春笛(51)Int.Cl.G01S5/18(2006.01)权利要求书权利要求书1页1页说明书说明书55页页附图附图44页(54)发明名称大型水下吊装结构物位置姿态实时测量装置(57)摘要本发明公开一种大型水下吊装结构物位置姿态实时测量装置，属于水下工程领域。具体来说该装置采用短基线声学定位原理，通过测量3至4个固定在水下吊装结构物定点上的声信标所发射信号到定位基阵4个接收点的时延来计算水下声信标到接收点的距离，通过圆周交汇法实现对水下信标的定位，通过3至4个信标的位置可以测量出水下结构物相对于定位基阵的位置和姿态，再通过RTK对定位基阵进行测量从而得到水下结构物在大地坐标系下的位置和姿态，从而有效指导水下施工。该装置可有效的解决当前普遍采用测量塔方式的水下测量方式的各种弊端，在提高工程质量的同时，可以有效的缩短施工时间，扩大施工范围。CN1028634ACN102866384A权利要求书1/1页1.一种大型水下吊装结构物位置姿态实时测量装置，其特征在于该装置由安装于待测水下结构物(101)上的水下声信标(102、103、104、105)、安装于吊装船(114)上的声学定位接收器(106、107、108、109)、RTK定位与无线数传单元(110、111、112、113)、水下声信标释放遥控装置(115)以及主控计算机(117)和设置于近岸RTK基准站(118)组成。2.如权利要求1所述的大型水下吊装结构物位置姿态实时测量装置，其特征在于水下声信标(102、103、104、105)由依次相连的充电与系统配置接口模块(201)、电池(209)、微控制器(202)、逻辑控制器(203)、发射驱动电路(204)、功率放大电路(205)、收发合置电声换能器(206)、接收信号调理电路(207)、数据采集电路(208)，以及直接与微控制器相连的水压力测量单元(210)、声速测量单元(211)、信标释放单元(212)组成，所有组件放置于一个密封舱(213)中且密封舱由浮力材料包裹使整个密封舱呈现正浮力。3.如权利要求1所述的大型水下吊装结构物位置姿态实时测量装置，其特征在于安装于吊装船(114)底部的声学定位接收器(106、107、108、109)由依次相连的电声换能器(301)、接收信号调理电路(302)、数据采集电路(303)、声学测距逻辑单元(304)、微控制器(305)、水上接口电路(306)组成。4.如权利要求1所述的大型水下吊装结构物位置姿态实时测量装置，其特征在于安装于吊装船(114)上的RTK定位与无线数传单元(110、111、112、113)由依次相连的水下接口电路(401)、微控制器(402)、WIFI模块(404)、WIFI天线(406)以及RTK定位模块(404)和GPS天线(405)组成。5.如权利要求1所述的大型水下吊装结构物位置姿态实时测量装置，其特征在于定位测量完成后水下声信标(102、103、104、105)采用声学遥控方式进行释放，其释放遥控装置(115)由依次相连的WIFI模块及天线(506)、微控制器(505)、逻辑控制单元(504)、发射驱动电路(503)、功率放大电路(502)、电声换能器(501)组成。6.如权利要求1所述的大型水下吊装结构物位置姿态实时测量装置，其特征在于声学定位接收器(106、107、108、109)与RTK定位与无线数传单元(110、111、112、113)中的GPS天线(405)采用刚性连接，以便利用RTK对声学定位接收器(106、107、108、109)进行精确定位；声学定位接收器(106、107、108、109)与RTK定位与无线数传单元(110、111、112、113)通过各自的接口电路相连，其中包括用于传输数据的串行接口和用于进行时间同步的秒脉冲信号。7.如权利要求1所述的大型水下吊装结构物位置姿态实时测量装置，其特征在于每个水下声信标(106、107、108、109)采用单独的PN序列进行编码，所发射信号包括同步定位信号(601)、保护间隔(602)和编码数据(603)三部分，编码数据中包括当前压力值和声速值。8.如权利要求1所述的大型水下吊装结构物位置姿态实时测量装置，其特征在于释放遥控装置(115)连续发射5次具有相同调制斜率的线性调频信号作为释放信号，水下声信标收到任何一次都执行释放操作。2CN102866