[发明专利]一种提升三维激光雷达水位计精度的方法及装置

说明书

本发明提供一种提升三维激光雷达水位计精度的方法及装置，包括安装座和角度调节机构，所述角度调节机构包括固定套筒和调节套筒，所述固定套筒远离开口端的内侧壁上固定安装有限位螺杆，所述限位螺杆的一端固定安装有固定杆，所述固定杆的底部开设有螺纹槽，该提升三维激光雷达水位计精度的装置设计合理，通过三维激光雷达水位计的岸侧安装或者桥上安装的方式，配合一定范围的距离和中轴线角度的限制，能够有效地保证三维激光雷达水位计水位测量的精度，保证河道水位变幅大时的测量精度。

技术领域

本发明属于水文监测设备技术领域，特别涉及一种提升三维激光雷达水位计精度的方法及装置。

背景技术

河道水位变幅大，汛期河道水位高、枯水期水位低甚至干涸。目前河道水位测量仪器主要有气泡式水位计、浮子水位计、超声波水位计。气泡式水位计量程范围小，一般量程是30m以内，大量程的气泡式水位计价格较高并且它的安装维护比较麻烦；浮子水位计需要建立静井工程量巨大耗费较高。超声波水位计会受到温度影响并且其量程范围较小，精度差，所以其不能用于大量程和高精度的场合。而三维激光雷达水位计量程范围大，适用于河道水位变幅大的应用场景，但是水位测量精度还达不到应用标准，为此，本发明提出一种提升三维激光雷达水位计精度的方法及装置。

发明内容

为了解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种提升三维激光雷达水位计精度的方法及装置，该提升三维激光雷达水位计精度的装置设计合理，通过三维激光雷达水位计的岸侧安装或者桥上安装的方式，配合一定范围的距离和中轴线角度的限制，能够有效地保证三维激光雷达水位计水位测量的精度，保证河道水位变幅大时的测量精度。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：一种提升三维激光雷达水位计精度的方法，具体步骤如下：

步骤一：误差分析；三维激光雷达水位计的高程误差(记为Δd)，是其本身斜距误差在重力方向的投影误差(记为Δd1)和激光发射线与重力方向的测角(记为θ)误差在重力方向的投影误差(记为Δd2)的累计值，选用三维激光雷达水位计设计参数：测距量程为0-180m，水平分辨力为0.0045°，水平扫描角度为90°，本身的全量程的测距误差为2.7cm，具体误差如下：

Δd1＝2.7*cosθ(θ范围为0-90°)；

Δd2＝L*cosθ-L*cos(θ+0.0045°)；

考虑距离L为180m时的最大误差，距离越近，误差越小，当L＝180m时，Δd2＝180*[cosθ-cos(θ+0.0045°)]，分别代入不同的θ计算可知，当θ角为20°、30°时，高程误差超过3cm，因此，产品要达到全量程±3cm精度的应用标准，需保证θ角大于30°；

步骤二：岸侧安装；水位计安装在岸上一侧，对着对岸扫描，D为高程，一般河道的水位变幅(高程)不超过100m，按照极限值考虑D为100m，L1为岸坡最低点离传感器横向距离，则：

L1＝D*tan(30°)；

若要保证θ角大于30°，则需要保证L1大于58m即可，但由于水位计最大测距量程为180m，因此L1应小于M值；

因此这种安装方式要求岸坡最低点离水位计横向距离大于58m并且小于150m；

步骤三：桥上安装；水位计安装在桥上，对着两岸任一方向扫描，要使所有激光发射线与重力方向的测角大于30°才可保证高程精度在±3cm以内，雷达的水平角度为90°，水位计偏离中轴线最远的发射线与其中轴线之间的夹角为45°，因此只要保证水位计的中轴线与重力方向的夹角为75°，即水位计以俯仰角大于75°，安装时精度可达到应用标准。