[发明专利]一种基于曲线拟合平差模型的线缆动态定位方法

说明书

本发明提供了一种基于曲线拟合平差模型的线缆动态定位方法，包括以下步骤：构建以沿线缆的偏移值为自变量，线缆点坐标为因变量的曲线数学模型；对线缆上两点距离、某点切线方位角等观测值与曲线系数之间的函数关系建模；线性化观测方程，并根据最小二乘准则估计得到曲线系数；计算线缆上任意点的坐标与精度。与现有的方法相比，本发明直接构建了线缆形状与线缆上几何观测值的函数关系，未知参数为曲线系数，而不是线缆上离散点的坐标。因此，本发明可以有效提高线缆定位结果的精度和数据处理过程的计算效率。

技术领域

本发明涉及线缆定位技术领域，具体涉及一种基于曲线拟合平差模型的线缆动态定位方法。

背景技术

线状物体动态定位的数据处理方法，如海洋勘探船的电缆定位等，目前广泛使用的方法是：将线缆简化为由待定点之间的线段所组成的折线，使用待定点间的方位与距离观测，基于边角网模型进行平差计算，得到待定点的坐标。这种方法线缆上待定点数量越多，结果越接近平滑的线缆形状，但是未知参数的个数也会更多，计算时间也会越长；待定点数量越少，未知参数的个数越少，计算时间越短，但是所得的线缆形状会接近折线。因此，需要构建新的平差模型以解决现有技术中存在的问题，该模型既能得到线缆上尽可能多的待定点坐标、又具有稳定的计算效率。

发明内容

本发明目的在于提供一种基于曲线拟合平差模型的线缆动态定位方法，使用曲线拟合平差模型进行平差计算，得到线缆上任意点的坐标。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于曲线拟合平差模型的线缆动态定位方法，包括以下步骤：

步骤一：构建以沿线缆的偏移值为自变量，线缆点坐标为因变量的曲线数学模型；

步骤二：分别对线缆上两点距离、某点切线方位角等观测值与曲线系数之间的线性函数关系建模；

步骤三：线性化观测方程，并根据最小二乘准则估计得到曲线系数；

步骤四：计算线缆上任意点的坐标与精度。

进一步地，所述步骤一具体是：以线缆的一个端点为基准点，线缆上任意点与线缆基准点之间沿线缆方向的偏移为自变量，线缆上任意点的坐标为因变量，建立二者之间的多项式函数关系。

进一步地，所述步骤一中的数学模型为平差模型。

进一步地，已知各点在线缆上的偏移值，将多项式曲线投影到不同坐标分量得到数学模型公式：

式中x,y,z为线缆上点在不同维度的坐标，f_x,f_y,f_z为偏移值与不同维度坐标之间的多项式函数关系，S＝[s⁰s¹...s^N]^T为该点的偏移值向量，N为多项式曲线的阶数，A＝[a⁰a¹...a^N]^T,B＝[b⁰b¹...b^N]^T,C＝[c⁰c¹…c^N]^T；A,B,C分别为X,Y,Z坐标分量对应的系数向量。

进一步地，所述步骤二具体是：分别建立坐标观测值、距离观测值、方位观测值、高程观测值与曲线系数之间的函数关系。

进一步地，根据步骤三得到多项式曲线的系数；将多项式曲线系数和线缆上待定点的偏移值带入数学模型的公式，得到点的坐标；根据误差传播率计算得到点坐标的精度。

应用本发明的技术方案，具有以下有益效果：