本發(fā)明涉及艦船海圖標繪臺海圖點經(jīng)緯度信息測量技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種基于雙光柵尺多段折疊機械臂的紙海圖點經(jīng)緯度讀取方法。

背景技術(shù)：

船只在航行時需要在紙海圖上標繪出本船位置，然后在紙海圖上觀察本船附近是否有礙航物或其他船只等影響航行安全的因素，并要及時獲得這些礙航物或附近船只的經(jīng)緯度信息，用以計算其距離本船的方位距離。

當前在紙海圖上計算礙航物和附近船只距離本船的方位距離方式，是在紙海圖上分別標繪出本船位置和附近目標在紙海圖上的位置，參考海圖比例尺和經(jīng)緯網(wǎng)格線，用分規(guī)在紙海圖上讀出距離，用量角器在紙海圖上測量出兩個點的方位。上述這種在紙海圖上量算某點的經(jīng)緯度值的操作方式繁瑣、費時，工作人員的工作量較大，而且容易出現(xiàn)計算誤差。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于彌補現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，通過類似機械臂的測量機構(gòu)，利用計算機快速計算出機械臂末端所在位置的紙海圖經(jīng)緯度信息，提供一種可以大幅度減少航海人員工作量、提高作業(yè)效率的基于雙光柵尺多段折疊機械臂的紙海圖點經(jīng)緯度讀取方法。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)手段實現(xiàn)的：

一種基于雙光柵尺多段折疊機械臂的紙海圖點經(jīng)緯度讀取方法，其特征在于：包括以下步驟：

⑴.根據(jù)雙光柵尺多段折疊機械臂的角度和長度得知拾取點在紙海圖直角坐標系中的位置坐標；

⑵.根據(jù)拾取位置點在直角坐標系中的坐標和紙海圖的基本信息計算出拾取位置點的經(jīng)緯度信息。

而且，步驟⑴所述的具體方法為：沿紙海圖有效區(qū)域的下邊緣和左邊緣建立直角坐標系xoy，右方向為正，前方向為正，單位為通用長度單位；移動相對位置測量機構(gòu)的末端拾取裝置到紙海圖某位置點a正上方，第一節(jié)旋轉(zhuǎn)機構(gòu)中絕對式光柵的基準沿x軸方向，第二節(jié)旋轉(zhuǎn)機構(gòu)中的絕對式光柵的基準沿主臂方向，指向測量機構(gòu)固定位置，計算機從測量機構(gòu)的電子設(shè)備讀取主臂和從臂的角度信息，再利用主臂和從臂的長度信息，通過公式計算得出點a相對于測量機構(gòu)固定位置點的相對位置關(guān)系，最終得出點a(xa,ya)在直角坐標系xoy中的坐標：

其中，第二旋轉(zhuǎn)機構(gòu)位置坐標(x1,y1)計算方法為：

點a(xa,ya)在直角坐標系xoy中的坐標為：

其中，(x0,y0)為測量機構(gòu)固定位置，l0為主臂長度，l1為從臂長度，(xa,ya)為末端拾取裝置的位置，α0是拉伸到指定位置后主臂的角度，α1是拉伸到指定位置后從臂的相對于主臂的角度。

而且，所述的類機械臂的相對位置測量機構(gòu)包括第一節(jié)旋轉(zhuǎn)機構(gòu)、絕對式光柵、主臂、第二節(jié)旋轉(zhuǎn)機構(gòu)、從臂和末端拾取裝置，第一節(jié)旋轉(zhuǎn)機構(gòu)和第二節(jié)旋轉(zhuǎn)機構(gòu)內(nèi)均放置絕對式光柵，第一節(jié)旋轉(zhuǎn)機構(gòu)上安裝一個豎桿，該豎桿的上端安裝水平安裝主臂，該主臂的前端安裝第二節(jié)旋轉(zhuǎn)機構(gòu)，第二節(jié)旋轉(zhuǎn)機構(gòu)內(nèi)置絕對式光柵，絕對光柵基準沿主臂方向，第二節(jié)旋轉(zhuǎn)機構(gòu)連接一個水平安裝的從臂，該從臂的前端安裝一個豎直設(shè)置的末端拾取裝置。

而且，所述的主臂長度應(yīng)等于從固定位置到紙海圖中央位置之間的距離，從臂長度應(yīng)為海圖有效范圍對角線長度的1/2。

而且，步驟⑵所述的具體方法為：先根據(jù)紙海圖安放的位置，計算出點a位置在紙海圖直角坐標系的坐標值(xa,ya)，根據(jù)墨卡托投影變換計算出a點的經(jīng)緯度(lona,lata)＝g(xa,ya)。

本發(fā)明的優(yōu)點和積極效果是：

1、本方法可以快速的將紙海圖上某點位置的經(jīng)緯度信息用計算機讀出，提高航海作業(yè)人員使用平行尺和分規(guī)讀取經(jīng)緯度信息的效率，采用本方法后不用再使用平行尺和分規(guī)，克服了傳統(tǒng)計算方法的缺陷，簡化了讀取過程，降低了讀取難度，提高了讀取效率和精度。

2、本方法是建立一種類似機械臂的位置測量機構(gòu)，使用時將機械臂的可移動端移動到紙海圖上需要測量的位置點，利用安裝在機械臂固定端和關(guān)節(jié)處的光柵尺測量機械臂旋轉(zhuǎn)角度，通過測量得到的旋轉(zhuǎn)角度和機械臂長，計算出機械臂末端的位置。再根據(jù)機械臂固定位置和紙海圖的布置關(guān)系，以及紙海圖自身的范圍和比例尺等信息，計算出機械臂末端所指位置的經(jīng)緯度信息。

獲得點的經(jīng)緯度信息可以后，計算機可以計算出點之間的方位距離信息，使用方式更加靈活。

3、本方法所采用的相對位置測量機構(gòu)采用仿手臂模式，分為主臂和從臂，主臂和從臂長度固定，角度可旋轉(zhuǎn)，保證了兩節(jié)測量機械臂長度能夠測量至整個海圖有效范圍。

附圖說明

圖1是雙光柵機械測量機構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖；

圖2是測量機構(gòu)的俯視圖；

圖3是測量機構(gòu)的俯視圖(示意主臂和從臂長度示意部分)。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖詳細敘述本發(fā)明的實施例；需要說明的是，本實施例是敘述性的，不是限定性的，不能以此限定本發(fā)明的保護范圍。

一種基于雙光柵尺多段折疊機械臂的紙海圖點經(jīng)緯度讀取方法，包括以下步驟：

⑴.得知拾取位置點在紙海圖直角坐標系中的位置坐標：

沿紙海圖有效區(qū)域的下邊緣和左邊緣建立直角坐標系，右方向為正，前方向為正，單位為通用長度單位；移動相對位置測量機構(gòu)的末端拾取裝置到紙海圖某位置點a正上方，第一節(jié)旋轉(zhuǎn)機構(gòu)中絕對式光柵的基準沿x軸方向，第二節(jié)旋轉(zhuǎn)機構(gòu)中的絕對式光柵的基準沿主臂方向，指向測量機構(gòu)固定位置，計算機從測量機構(gòu)的電子設(shè)備讀取主臂和從臂的角度信息，再利用主臂和從臂的長度信息，通過公式計算得出點a相對于測量機構(gòu)固定位置點的相對位置關(guān)系，最終得出點a(xa,ya)在直角坐標系xoy中的坐標：

其中，第二旋轉(zhuǎn)機構(gòu)位置坐標(x1,y1)計算方法為：

點a(xa,ya)在直角坐標系xoy中的坐標為：

其中，(x0,y0)為測量機構(gòu)固定位置，l0為主臂長度，l1為從臂長度，(xa,ya)為末端拾取裝置的位置，α0是拉伸到指定位置后主臂的角度，α1是拉伸到指定位置后從臂的角度。

上述的類機械臂的相對位置測量機構(gòu)包括第一節(jié)旋轉(zhuǎn)機構(gòu)1、絕對式光柵、主臂3、第二節(jié)旋轉(zhuǎn)機構(gòu)4、從臂5和末端拾取裝置6，第一節(jié)旋轉(zhuǎn)機構(gòu)和第二節(jié)旋轉(zhuǎn)機構(gòu)內(nèi)均放置絕對式光柵，第一節(jié)旋轉(zhuǎn)機構(gòu)可計算主臂的角度信息，第二節(jié)旋轉(zhuǎn)可通過光柵的讀數(shù)頭讀取主臂和從臂的夾角信息。第一節(jié)旋轉(zhuǎn)機構(gòu)上安裝一個豎桿2，該豎桿的上端安裝水平設(shè)置的主臂，該主臂的前端安裝第二節(jié)旋轉(zhuǎn)機構(gòu)，該第二節(jié)旋轉(zhuǎn)機構(gòu)連接一個水平設(shè)置的從臂，該從臂的前端安裝一個豎直設(shè)置的末端拾取裝置。

主臂和從臂長度固定，角度可旋轉(zhuǎn)。主臂長度應(yīng)等于從固定位置到紙海圖中央位置之間的距離，從臂長度應(yīng)為海圖有效范圍7對角線長度的1/2。

測量機構(gòu)是固定在標繪臺上的；使用時，紙海圖平鋪在海圖標繪臺表面的固定區(qū)域內(nèi)。

⑵.根據(jù)直角坐標系中的坐標計和紙海圖的基本信息算出經(jīng)緯度信息：

先根據(jù)紙海圖安放的位置，計算出點a位置在紙海圖直角坐標系xoy的坐標值(xa,ya)，再根據(jù)被安放紙海圖所對應(yīng)的投影變換計算出a點的經(jīng)緯度(lona,lata)＝g(xa,ya)。

以下對投影變換(紙海圖直角坐標系和經(jīng)緯度之間的變換)進行簡單說明介紹：

紙海圖有效區(qū)域的大小一般為1000mm×700mm左右，每張紙海圖在制作時都有相對應(yīng)的比例尺，投影方式(我國紙海圖通常使用墨卡托投影方式)，同時在紙海圖上可以讀到左下角點經(jīng)緯度信息和右上角經(jīng)緯度信息。根據(jù)這些信息和投影方式，可以在計算機中建立經(jīng)緯度和紙海圖直角坐標之間的關(guān)系。根據(jù)經(jīng)緯度信息(lon,lat)可以計算出該點在紙海圖xoy直角坐標系中的坐標(x,y)，同時也可以根據(jù)xoy點坐標也能計算出對應(yīng)得經(jīng)緯度信息。

我國紙海圖常用的正反墨卡托投影轉(zhuǎn)換關(guān)系：(lon,lat)＝g(x,y)和(x,y)＝g^-1(lon,lat)，通用公式不再贅述。