|
与大多数租赁船一样，Noortruck船是第一次安装新的Applanix POS MV OceanMaster惯性导航系统，因此租赁该船的公司A-2-Sea Solutions需要认真考虑传感器的位置。GNSS 天线、IMU 和声呐设备的放置会直接影响系统的性能。 精确而全面的尺寸控制测量、传感器校准和设备验证对于获得高质量的水道数据至关重要。由于Applanix POS MV OceanMaster 系统精度高，支持更长的GNSS杠杆臂，因此非常适合 Noortruck 这类大小的船只。
0 v+ H' B+ G ]+ K9 }6 l4 v+ ^% }/ t2 H6 \3 C; N) s
A-2-Sea Solutions公司 A-2-Sea Solutions是一家为全球海底领域提供电缆工程、接头、浅水系统安装和电缆维护服务等海底电缆解决方案的公司，拥有强大的勘察能力，25年来一直以按时、按预算交付优质项目而享有盛誉。 c( d% Y+ M7 f9 Z! p
安装惯导系统 为了保证冗余，A-2-Sea 在船上确定了两个IMU 位置。主IMU安装在安全的位置，即高于甲板并靠近船舶的中心线和旋转中心位置。A-2-Sea 设计工程师测量并设计了用于支撑、固定和保护IMU的铝板和铝盒，然后将Applanix 底板固定在铝板上并装入盒内。 A-2-Sea是在德国为Noortruck安装的Applanix POS MV OceanMaster，此后该船可进行海上勘测。第二个IMU确定置于隔离舱（驾驶室下方）中，该位置安全、受保护且靠近中心线和重心。该位置定位在靠近隔离舱入口，为尺寸控制测量提供了清晰的视线通道。同样，A-2-Sea 工程师设计了一块铝板作为隔离舱甲板和IMU底板之间的中间安装板。如果主IMU位置存在问题，则冗余的第二个位置可以代替工作。 Applanix安装板是定制设计的，能够适应各类型的 IMU。测量员可以在安装板上灵活地更换 IMU，无需重新测量偏角或偏移量。Noortruck拥有两个IMU位置和两个安装板，具有极大的灵活性。 4 ?6 D# ~0 R, H% z& r N$ V
Applanix IMU 安装位置，带有保护盒和电缆布线方案。 安装 GNSS 天线 Applanix POS MV OceanMaster 使用GAMS（GNSS方位角测量子系统）来帮助 IMU 计算艏向。这一独特的功能使用两根GNSS天线来确定基于GNSS的艏向，当与惯性导航结合时，艏向可精确到0.01度。 为了优化天线位置，A-2-Sea工程师需要精心设计，以确保安装位置安全、牢固，不受外部干扰。天线安装点设计了多个，从而提供更多的选择和冗余。
* c- J- G @# S& f8 Z& B4 R! rA-2-Sea 设计了一个天线安装架，为 GNSS 数据接收提供最佳的位置。 尺寸控制测量 Noortruck是在干船坞进行安装的，需要确保平台稳定从而进行精确的全站仪尺寸控制测量。测量员首先定义了船舶参考框架(VRF)，然后相对于该参考框架建立传感器的位置和旋转。IMU外壳中心定义为公共参考点，所有传感器的偏移都相对于该位置进行测量。除传感器偏移外，还定义了船舶旋转中心 (COR)，这是优化涌浪测量的关键。 全站仪测得的所有坐标值在各自坐标轴上的精度优于0.5mm，这些坐标值都是通过全站仪的多站点测量，平均之后获得，平均的标准偏差为0.5mm。 测量过程中，船体上定义一些永久且可恢复的控制点，这些控制点在X、Y、Z方向上的限差优于0.01m(95%置信度)。同样，所有传感器建立在船体参考框架中，且在船体X、Y、Z方向上的限差优于0.02m（95%置信度） 最后一步是相对船体框架确定IMU框架。通过延长IMU安装板的基线长度，可以确定IMU的安装偏差角。IMU的安装板在X和Y方向上精确加工了凹槽边，沿着凹槽边缘可以放置长条来增加基线长度，通过测量长条可以测得IMU的安装角。基线长度越长，通过船体三维坐标值中计算得到的角度分量越精确。 / q1 v Y% H" r
测量员正在进行 Noortruck的尺寸控制测量。 设备验证
. g$ `: m) ~0 n" D, O9 W3 J: x5 j0 V i+ |1 C S4 K6 M
GAMS 在尺寸控制测量期间，工作人员精确测量了主次天线位置，并确定了 X、Y、Z 基线矢量分量。为了验证尺寸控制测量结果，在海上完成了动态 GAMS校准。GAMS 参数设置从零开始，完成了一系列动态操作，POS MV自动计算 GAMS 参数。动态校准的结果与尺寸控制中测量的结果非常一致：由于尺寸控制测量中的值被认为更精确，故继续使用该测量值。动态GAMS校准取决于高质量的GNSS测量和充足的船体运动，这通常很难在较大的船舶上实现。因此，GAMS 校准过程可用于验证，用来检查尺寸控制测量中的重大错误。 尺寸控制测量与动态GAMS校准的基线向量对比。残差很小，验证了尺寸控制测量的准确性。
/ ?. v4 R' o. x0 @4 s' a
5 m; `, D! ]. n* k位置检查 同时，使用支持 RTK 的Leica GNSS接收器检查位置。GNSS天线置于先前测量的控制点上并记录位置数据。这些控制点也被定义为QPS QINSy 软件中的节点，POS MV数据输入到该软件中。 POS MV能通过L波段提供的实时Trimble RTX®校正服务数据实现厘米级精度。Trimble RTX 能在全球范围内提供厘米级精度数据，它利用来自全球跟踪基站网络的实时卫星测量，以及高精度的大气模型和算法来生成 Trimble RTX 校正，并通过一组地球同步卫星或互联网发送到接收器。 ( }9 _# X+ E! v5 F) k6 Y- q
Trimble RTX, 覆盖全球的网络，可以通过L波段卫星和网络提供厘米级校正。
( `* _0 l; U `RTK GNSS 数据和 POS MV GNSS 惯导数据（转换为QINSy内的节点）的比较显示出数据非常接近，符合项目规范。 安装、校准和验证 POS MV 后，针对该项目进行了进一步的传感器校准。 Leica RTK GNSS 和SmartNet 系统 对比 QPS QINSy 和Trimble RTX系统 | | | | | | | | | | | | | | | | |
3 h2 c5 S8 S. [$ q7 G% C4 n_
| | | |
RTK GNSS 与 POS MV定位验证结果的比较。
3 K6 z2 A0 d& h& x
正在进行的工作 Noortruck 目前正在为英国东海岸的民用水文项目进行海图绘制工作。根据合作方案，Trimble RTX 通过 POSView（POS MV OceanMaster 的控制软件）在 L 波段上激活并提供校正服务。 凭借快速的收敛时间，该系统在激活的几分钟内即可达到厘米级精度。Trimble RTX能够帮助A-2-Sea完成校准和验证，并在测量操作期间提供准确的实时解决方案。A-2-Sea正在测量的部分工作要求在严格的 24 小时内报告海底未知的特征。带有Trimble RTX 校正服务的 POS MV 系统能够帮助他们轻松完成任务。 $ D. }- x* o" W) q; u' H0 _
多波束数据显示出明显的海底特征。POS MV OceanMaster 和Trimble RTX 相结合，可以提供强大而准确的解决方案，可以轻松验证和识别现有和新的海底特征。
9 Y7 Y. G; e) X
结 论 A-2-Sea 在 Noortruck 上成功完成了 Applanix POS MV OceanMaster 的安装，过程中仔细考虑了传感器的位置，进行了精确而全面的尺寸控制测量、传感器校准和设备验证，从而确保获得高质量的水道数据。 Applanix、Trimble 和 A-2-Sea 之间的成功合作使得 Trimble RTX 校正服务得以进行测试，随着解决方案开始更多地应用于海洋市场，这将提供非常有价值的数据。 有关 Applanix POS MV 硬件、POSPac 处理软件和Trimble RTX 校正服务的更多信息，请联系sales@haiyingmarine.com或拨打4001588510。
8 A3 {9 g; P: g+ a6 ]- v海底特征同样可以有效的用于校准和验证。上图显示了多个多波束条带在同一个海底特征上的对齐状态，以此可以确认角度偏差值是否在多波束校准中得到了正确的应用。
9 K) `! z! _( |& j/ q+ W, G$ o5 a8 B: }; n5 E% h
9 ^* W( s! |1 m! p4 ]: f
POS MV系统 POS MV是Applanix公司推出的一款人性化完整系统，专为您的海洋船舶和遥感设备而设计和建造，旨在提供准确的位置、船艏向、姿态、起伏和速度数据。POS MV结合了GNSS数据、来自IMU的角速率数据和来自GNSS方位角测量系统（GAMS）的船艏向数据，构成强大、准确而完整的六度自由定位与定向解决方案。
7 C1 t: [/ u& F! ?: o* u
& C5 H, m' p7 n! Q% }
- h. g/ |0 t. c; Q; |0 S, T
3 U o2 G9 B$ n8 g2 P9 K1 c | 
