基于激光二维扫描的船模航行轨迹测量系统的研究

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1、基于激光二维扫描的船模航行轨迹测量系统的研究2DLaserScannerBasedTrajectoryMeasurementSystemforSailingShipModel本文受国家自然科学基金(51327006)、天津市自然科学基金(12JCYBJC1100)资助学科专业：仪器科学与技术研究生：张婷指导教师：曲兴华教授天津大学精密仪器与光电子工程学院学院二零一四年十二月独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其

2、他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。六年半，天大，我爱你！学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日摘要贵港航运枢纽作为广西对郁江开

3、展综合利用计划的十梯级中的第九梯级，同时也是西江航运干线中从南宁到梧州这一航线段的第二个渠化梯级。它位于郁江河道中段的贵港市区的上游，枢纽目前是以内河航运为主，发电为辅，以综合利用水资源为目标的水利枢纽型工程。已有的通航建筑物为一线船闸，和新建的贵港二线船闸。由于在多线船闸的设计与布置中，某线船闸输水量大小会对其他船闸产生影响，同时引航道和口门区的通航水流状况较为复杂，为保证船只的安全通航，开展船模测量实验，为实际通航情况中航线的设计与制定提供参考与指导。本文研究设计的船模轨迹测量系统研究测量的船舶模型的航行河道，就是贵港航运枢纽主河槽二线船闸引航道及口门区的

4、1:100的同比例缩小的模型。为了实现对河道模型中的通航船模的航行轨迹及其漂角数据信息的自动化测量，设计了一套基于激光二维扫描仪，并与三维电子罗盘相结合的通航船模航行轨迹实时测量系统。测量系统主要包括LMS激光二维扫描仪，HEC365三维电子罗盘，DSP控制单元电路，船模圆柱靶标，无线通讯模块与供电电池，及数据采集及处理软件6个部分。本文首先对系统的主要测量设备，即激光扫描仪和电子罗盘的工作原理与使用情况进行了研究，并针对其性能参数进行试验验证。然后针对系统的硬件搭建进行研究，实现了系统上位机河岸测量站和下位机船模测量模块的硬件组装。其后，根据系统数据通信与处

5、理的具体要求，完成了系统软件的架构与编制。最后，为验证系统的测量性能，进行了现场测量实验。实验结果表明，测量系统可以现场40m的测量范围内满足现场测量±5mm的精度要求，准确绘制出船模的航行轨迹，为船模通航试验的检测与控制等研究提供了很好地试验方法。关键词：船模航行轨迹激光二维扫描电子罗盘中心拟合倾斜误差补偿以太网通信无线通信ABSTRACTGuigangshippinghubastheninthstepoftheplanofcomprehensiveutilizationofYujiang,isalsothesecondchannelofXijiangshi

6、ppingroutefromNanningtoWuzhou.ItislocatedintheupstreamofGuigangurbanwhichislocatedinthemiddleofYujiang.Andcurrentlyitisawaterconservancyprojectofwatercomprehensiveutlizationwiththemainlytaskinshippingandpowersupplement.Nowithasthefirstshiplockasitsmainnavigationstructureandthenewsec

7、ondshiplockwhichisthetagetoftheresearch.Inthedesignandlayoutofshiplockinamultiline,thewatertransportsizeofonelockwillhaveinfluenceontheotherlock,navigationflowconditionattheentranceareaoftheaprroachchanneliscomplex.Inordertoensurethesafetyofthenavigationships,shipmodelmeasurementexp

8、erimentsaregonnatoc