[发明专利]船模水面位置实时监测实验的光学测试系统及方法

权利要求书

1.一种船模水面位置实时监测实验的光学测试系统，包括船模(1)，其特征在于，所述船模(1)的甲板中央安置有一用于调节水平的底座(2)，所述底座(2)上通过固定基座(9)安置有第一激光测距仪(4-1)至第三激光测距仪(4-3)，其中，所述第一激光测距仪(4-1)沿船模纵向，且垂直于船模中横剖面，所述第二激光测距仪(4-2)沿船模横向，且垂直船模中纵剖面，所述第三激光测距仪(4-3)分别与第一激光测距仪(4-1)和第二激光测距仪(4-2)成夹角为135°；所述第一激光测距仪(4-1)至第三激光测距仪(4-3)通过数据传输线(5)分别连通至电源(6)和用于数据采集和处理的计算机(7)；所述底座(2)上还安置有水平仪(10)；

所述底座(2)为设有4个螺栓孔的方形板状体；

所述第一激光测距仪(4-1)至第三激光测距仪(4-3)均是波长为635.2μm的二级安全激光，量程为70m、测量精度为1mm、测量间隔为0.1s的激光测距仪；

所述计算机(7)内置有基于Visual Basic语言编制的数据处理程序。

2.根据权利要求1所述的船模水面位置实时监测实验的光学测试系统，其特征在于，所述底座(2)与所述船模(1)的连接采用可调螺栓(3)连接。

3.根据权利要求1所述的船模水面位置实时监测实验的光学测试系统，其特征在于，所述电源(6)为12V蓄电池。

4.一种如权利要求1至3任一项所述的船模水面位置实时监测实验的光学测试系统的测试方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)将安置有船模水面位置实时监测实验的光学测试系统的船模(1)放置到长为L、宽为B的水池中，调整所述底座(2)的水平度；

(2)开启电源(6)和计算机(7)；

(3)操控船模(1)在水池中航行，第一激光测距仪(4-1)至第三激光测距仪(4-3)测量船模(1)的艏向角及在水池中的实时位置，由激光测距仪所测得的距离与水池壁的几何关系，即激光测距装置的中心为点O，第一激光测距仪4-1发出的激光束与水池壁形成交点A，所测得的距水池壁的距离值分别为L₁；第二激光测距仪4-2发出的激光束与水池壁形成交点B，所测得的距水池壁的距离值分别为L₂；第三激光测距仪4-3发出的激光束与水池壁形成交点C，所测得的距水池壁的距离值为L₃，交点B和交点C形成的线段BC的长度为a，船模1距离水池两壁的距离可用线段OE和OD表示，其中线段OE的长度为b，线段OD的长度为c，角θ₁是线段OC与线段CB的夹角；角θ₂是线段OB与线段BC的夹角；艏向角θ₃是线段OA与线段OE的夹角，是线段BC与水平线段BF(线段BF的长度为水池宽度B)的夹角，利用如下公式计算得到：

其中α＝135°；

艏向角，

所以，船模到两个水池壁的距离b和c分别为：

b＝L₁·cosθ₃

c＝L₂·cosθ₃

(4)计算机(7)利用步骤(3)得到的结果操控船模航行。