激光测深

机载激光测深姓名：班级：学号：本文主要内容机载激光测深基本原理1机载激光测深的优缺点2机载激光测深中的坐标转换问题3机载激光测深发展的难点4机载激光测深基本原理在飞机上安装陀螺稳定平台,其上装有激光器及其相配套的扫描设备。激光器按照一定的频率,通过激光扫描装置,呈一定的角度,同时向海面发射两种波长的激光,红外光和蓝绿光。同时飞机上GPS接受机测定激光发射点的空间坐标和飞机的姿态。红外光垂直向下;而蓝绿光则呈一定的角度投射到海水中。这样,通过两束光的往返时间差,并进行必要的折射改正,就可确定水深点的空间位置。机载激光测深的优点机载激光测深系统属于主动测深系统，在浅于50m的沿岸水域，具有无可比拟的优越性。特别是能够高效快速测量浅海、岛礁、暗礁及船只无法安全到达的水域。其主要优点如下。(1)覆盖宽度不受水深的影响，而仅仅与飞机航高和激光测深系统的宽高比有关，这一显著特点是多波束测深系统所不具备的;(2)飞机速度远远快于船速，因此，机载激光测深系统具有很好的机动性和非常高的测深效率;(3)机载激光测深系统目前已具有水部和陆部同时测量的功能，即在岸线附近，测量水深的同时，还可以测量岸线附近的地形。机载激光测深中的坐标转换问题原点X轴Y轴Z轴扫描坐标系扫描中心S飞机航向在水平方向的投影右手坐标系垂直向下陀螺坐标系扫描中心S正北方向左手坐标系垂直向上飞机平台坐标系GPS天线G飞机航向左手坐标系指向飞机顶部G心地平坐标系GPS天线G正北方向左手坐标系垂直向上WGS-84坐标系地球质心协议子午面和CTP赤道的交点右手坐标系协议地极方向坐标系简介表机载激光测深中的坐标转换问题扫描坐标系与陀螺坐标系的关系飞机上的几种坐标系机载激光测深中的坐标转换问题坐标转换扫描中心点WGS-84坐标的确定获取深水点在扫描坐标系中的坐标1.海面点M坐标计算（1）（1）01212xtntIRiiIRiMctgMcMyzn空扫描空获取深水点在扫描坐标系中的坐标2.海底点坐标的计算由光学知识知，根据入射角θi和海水折射率n水，可求出折射角θi’,即则深水点空间位置可表示为：（2）'sinsininn水空气'1arcsinsinnn空气水''01212secsinseccosBGIRiiiiBGIRiiiiiMciMciMxxyyttnzzttn水扫描扫描水获取深水点在扫描坐标系中的坐标将式(1)代入式(2),得水深点在扫描坐标系中的坐标：（3）''011221122tansecsinseccosIRBGIRiiiiiiIRBGIRiiiiiicciccixytttnnztttnn水水扫描水水获取深水点在扫描坐标系中的坐标扫描坐标系与陀螺平台坐标系的关系（4）cossin0sincos0001kkkkxxyyzz陀螺扫描获取深水点在扫描坐标系中的坐标陀螺坐标系与WGS-84系的转换关系如果已知扫描中心S的WGS-84坐标,则不难求出它在同一个椭球上的大地坐标(B,L)（5）GPSsincossincoscossinsincoscossincos0sinGPSsBLLBLBLLBLsBLsxxxyyyzzz陀螺获取深水点在扫描坐标系中的坐标sincoscossinsinsincossinsincoscoscossinsincoscossinsinsinsincoscoscossincoscoscossinsinGPSBLKLKBLKLKBLBLKLKBLKLKBLBKBKBxyz''011tansecsin2211seccos22GPSsIRBGIRiiiiiissIRBGIRiiiiixccytttnnzcctttnn扫描水水水水结合式(3)(4)(5)可确定深海点的WGS-84坐标:难点一难点二难点三难点四大功率高重复频率激光器的研制激光回波信号的识别与水深提取姿态与波浪改正系统误差补偿与条带拼接机载激光测深系统研制的难点小结机载激光测深技术是一种新型的测深方法,相对于传统的测深技术有很多优越性，其理论和技术仍就处于探索阶段，有很多难题需要去解决。本文推导了直线扫描形式下,深水点的空间位置计算公式,其中介绍了机载激光测深中常用的几种坐标系，同时分析了这些坐标系的转换关系。最终实现了水下点位的精确定位。