[发明专利]基于众数的树木电子测高仪抖动误差消除方法

说明书

本发明公开了一种基于众数的树木电子测高仪抖动误差消除方法。该方法通过运用延时测量、自动计数、众数求算和编程处理技术，在分别针对梢角、干距、基角的实测过程中，首先各自测得一定数量的瞬时参数组成参数组，然后再对参数组求算众数，继而以参数组的众数为理想参数带入模型公式计算出树木的高度。该方法利用众数原理由程序自动剔除抖动数据，提高测定精度，不仅成本低，方法可行，而且对其他相关测量仪器的误差消除设计方面也会起到一定的借鉴作用。

技术领域

本发明属于树木电子测高技术领域，具体说是一种依靠软件技术解决的、基于众数的树木电子测高仪抖动误差消除方法。

背景技术

森林调查离不开对树木高度的测定，在该项工作中，除一些树干低矮的幼树可用标杆测量外，大部分情况下需要用到专业的树木测高仪。目前，林业上使用的测高仪无论是机械式的还是电子式的，都是依据三角关系中的正切定理设计而成，其基本原理及算法是h＝Ltan a(图4)，通用原理及算法为h＝L(tan α+tan β)(图5)。之所以通用算法中多了一个β角参数，是因为图4只是一种理想状态，而实际情况中，人们不可能像图4那样趴在水平地面上测量；由于山高林密、地面不平，最恰当的测法只能是如图5所示，让视平线将树高h分割成h₁和h₂两部分来分别测定，最后再通过h₁+h₂的方法计算后得出树木的全高h。

作为树木测高的理论基础和实践依据，上述方法和过程目前已被集成了激光测距、角传感和程序计算在内的树木电子测高仪一机实现。使用树木电子测高仪测高时，只要用仪器分别瞄视树梢、树干和树基并按下按键采入数据后，树高值便会通过显示屏直接显示出来，因此可以说，树木电子测高仪是一种快速高效、面向未来的测树仪器。但是，虽然树木电子测高仪科技优势明显，其产品面世也已十年有余，但从行业推广应用情况来看却十分缓慢。究其原因，主要是因为过去在树木电子测高仪的设计制造中多是只注重基本原理和外观的设计，而在用户感受、方便性、误差消除和精度提升方面缺少对策研究，进而导致基层调查人员对该类仪器缺乏信任，不愿使用的缘故。

为改变这种状况，2019年9月，谢晓宇、李建华等提出了三键式树木电子测高仪的专利申请(201921447957.5)，由于采用了三键操控技术，使得树木电子测高仪的易用性、可信性、可靠性大大提高，从而为林业行业中树木电子测高仪的更新换代提供了良好的技术支撑。但是应该看到，在该设计中，手持仪器瞄准测量时的抖动误差问题依然没有解决，直接结果就是：手持仪器瞄准同一目标进行二次测量时，由于手持抖动现象的存在，其测定结果可能会存在一个微小的误差，显然，该误差在对L、α、β三个基本参数的测量中都不可避免的存在，都会传递累计成最终的树高测量误差。那么在设计中，除了通过硬件防抖技术努力提升测量精度之外，能否通过软件编程技术消除或减少误差呢，本发明就是在上述背景技术下提出的。

发明内容

针对上述问题，本发明公开了一种基于众数的树木电子测高仪抖动误差消除方法。该方法以延时测量、自动记录，众数求算和逻辑编程为线条解决问题，具体步骤如下：

(1)瞄准目标，按下测定按键，测者原地保持瞄准状态一段时间t；

(2)在时间t内，测量电路连续、自动采集n个瞬时读数，间隔时间为t/n，采集的n个瞬时读数自动存储为测量值数组；

(3)求算测量值数组的众数；

(4)以所得众数作为理想测量值；

(5)按上述步骤分别、全部获取梢角α、干距L、基角β的理想测量值后，启动后续计算程序，按照公式h＝L(tan α+tan β)的数学方法计算出树高，完成测定过程。

在本发明中，“测者原地保持瞄准状态一段时间”的t值设定与所用硬件灵敏度、精度有关，在现有技术条件下，t取值范围可设定在1-3秒之间。另外在本发明中，测高器内安装有蜂鸣器，在测者原地保持瞄准状态的一段测定时间t内，测高器可以同步发出正在工作的蜂鸣提示音。