定位技術的發(fā)展及現(xiàn)代應用

1、定位技術的發(fā)展及現(xiàn)代應用一、 定位技術的發(fā)展早在15世紀，人類開始探索海洋的時候，定位技術也隨之催生。主要的定位方法是運用當時的航海圖和星象圖，確定自己的位子。隨著社會和科技的不斷發(fā)展，對導航定位的需求已不僅僅局限于傳統(tǒng)的航海、航空、航天和測繪領域。GPS作為常見的導航定位系統(tǒng)已經(jīng)逐漸進入社會的各個角落。尤其在軍事領域，對導航定位提出了更高的要求。導航定位的方法從早期的陸基無線電導航系統(tǒng)到現(xiàn)在常用的衛(wèi)星導航系統(tǒng)，經(jīng)歷了80多年的發(fā)展，從少數(shù)的幾種精度差、設備較龐大的陸基系統(tǒng)到現(xiàn)在多種導航定位手段共存，設備日趨小型化的發(fā)展階段，在技術手段、導航定位精度、可用性等方面均取得質的飛越。1.1 陸基無

2、線電導航系統(tǒng)1.1.1 第一次世界大戰(zhàn)期間陸基無線電導航系統(tǒng)是從20世紀20年代第一次世界大戰(zhàn)期間開始發(fā)展起來的。首先是應用在航海，逐漸擴展到航空領域。其技術手段主要是采用無線電信標。艦船和飛機接受信標的發(fā)射信號，通過方向圖調制測出與信標的方位，從而確定自身的航向。這時的導航主要側重是側向，定位能力比較差。1.1.2 第二次世界大戰(zhàn)及戰(zhàn)后時期第二次世界大戰(zhàn)及后期，無線電導航定位系統(tǒng)飛速發(fā)展，出現(xiàn)了許多新的系統(tǒng)，并在不斷發(fā)展，到目前大多系統(tǒng)仍在廣泛使用。這其中主要有羅蘭-A（Loran-A）、羅蘭-C（Loran-C）、臺卡（Decca-A）、奧米伽系統(tǒng)、伏爾/測距器（DME）和塔康（Tacan

3、）等。（1） 羅蘭-A和羅蘭-C羅蘭-A和羅蘭-C的基本原理是發(fā)射脈沖信號，利用雙曲線交會定位，20世紀50年代末產(chǎn)生的羅蘭-C在羅蘭-A的基礎上，對發(fā)射信號進行了改進，使得用戶可以得到幾百米量級的定位精度和微妙級的授時精度。目前各國已建成近100個發(fā)射臺站，但仍不能覆蓋全球。（2） 臺卡和奧米伽臺卡也是一種雙曲線，主要針對歐洲的海上用戶。其精度和覆蓋范圍均不如羅蘭-C。隨著羅蘭-C西北歐臺鏈的建成，其永華逐漸減少。奧米伽是針對以上幾種系統(tǒng)存在的不能覆蓋全球的問題而由美國在20世紀50年代中期研制的。采用低頻連續(xù)波發(fā)射（1014KHz）,雙曲線定位。缺點是定位精度低、有多值性、數(shù)據(jù)率低和設備昂

4、貴等。隨著衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)的使用，奧米伽已于1997年關閉。（3） 伏爾+測距器（DME）該系統(tǒng)主要針對航空用戶研制。本質仍是一種甚高頻全向信標，只能給飛機指示方位。所以，在1949年又將測距器納入了系統(tǒng)中。測距器與伏爾信標置于一地，采用詢問和應答的方式，能夠為110架左右飛機提供距離測量的服務。（4） 塔康（Tacan）工作在L頻段，采用脈沖體制，同時提供方位和距離坐標，具有設備小的優(yōu)點，在航空導航歐較為廣泛的應用。1.2 自主式導航路基導航定位系統(tǒng)雖然具有價格低、可靠新高等優(yōu)點，但它依賴于電磁波在空中的傳播，系統(tǒng)的生存能力、抗干擾能力和抗欺騙能力較為薄弱。因此，自主導航也逐漸得到了發(fā)展。主

5、要有慣性導航和多普勒導航兩種。1.2.1 慣性導航慣性導航系統(tǒng)（INS）是一種推算導航，20世紀60年代開始投入使用。是以慣性測量器件陀螺為中心，通過測量載體的三維加速度。積分測速和測距，然后根據(jù)起點坐標推算載體當前坐標的一種定位方法。其優(yōu)點是完全自主導航，缺點是精度隨著距離和時間的退役逐漸降低，往往需要定期校準。目前慣性導航系統(tǒng)一般都和衛(wèi)星導航系統(tǒng)結合使用，利用衛(wèi)星導航系統(tǒng)為其提供校準坐標。1.2.2 多普勒導航20世紀50年代開始發(fā)展，利用機載多普勒雷達探測地面，測出飛機的三維速度，進行推算導航。與慣性導航的區(qū)別是使用機載雷達完成載體的實時三維速度測量。相同之處是：由于雷達存在測量誤差，所

6、以其定位誤差隨時間的累積逐漸擴大。二、 現(xiàn)代定位技術隨著數(shù)據(jù)業(yè)務和多媒體業(yè)務的快速增加，人們對定位與導航的需求日益增大，尤其在復雜的室內環(huán)境，如機場大廳、展廳、倉庫、超市、圖書館、地下停車場、礦井等環(huán)境中，常常需要確定移動終端或其持有者、設施與物品在室內的位置信息。但是受定位時間、定位精度以及復雜室內環(huán)境等條件的限制，比較完善的定位技術目前還無法很好地利用。因此，專家學者提出了許多定位技術解決方案，如A-GPS定位技術、超聲波定位技術、藍牙技術、紅外線技術、射頻識別技術、超寬帶技術、無線局域網(wǎng)絡、光跟蹤定位技術，以及圖像分析、信標定位、計算機視覺定位技術等等。這些定位技術從總體上可歸納為幾類，

7、即GNSS技術（如偽衛(wèi)星等），無線定位技術（無線通信信號、射頻無線標簽、超聲波、光跟蹤、無線傳感器定位技術等），其它定位技術（計算機視覺、航位推算等），以及GNSS和無線定位組合的定位技術（A-GPS或A-GNSS）。2.1 GPS與A-GPS定位常見的GPS定位的原理可以簡單這樣理解：由24顆工作衛(wèi)星組成，使得在全球任何地方、任何時間都可觀測到4顆以上的衛(wèi)星， 測量出已知位置的衛(wèi)星到用戶接收機之間的距離，然后綜合多顆衛(wèi)星的數(shù)據(jù)就可知道接收機的具體位置。在整個天空范圍內尋找衛(wèi)星是很低效的，因此通過 GPS 進行定位時，第一次啟動可能需要數(shù)分鐘的時間。這也是為啥我們在使用地圖的時候經(jīng)常會出現(xiàn)先出

8、現(xiàn)一個大的圈，之后才會精確到某一個點的原因。不過，如果我們在進行定位之前能夠事先知道我們的粗略位置，查找衛(wèi)星的速度就可以大大縮短。GPS系統(tǒng)使用的偽碼一共有兩種，分別是民用的C/A碼和軍用的P（Y）碼。民用精度約為10米，軍用精度約為1米。GPS的優(yōu)點在于無輻射，但是穿透力很弱，無法穿透鋼筋水泥。通常要在室外看得到天的狀態(tài)下才行。信號被遮擋或者削減時，GPS定位會出現(xiàn)漂移，在室內或者較為封閉的空間無法使用。正是由于GPS的這種缺點，所以經(jīng)常需要輔助定位系統(tǒng)幫助完成定位，就是我們說的A-GPS。例如iPhone就使用了AGPS，即基站或WiFi AP初步定位后，根據(jù)機器內存儲的GPS衛(wèi)星表來快速

9、尋星，然后進行GPS定位。例如在民用的車載導航設備領域，目前比較成熟的是GPS+加速度傳感器補正算法定位。2.2 基站定位（cell ID定位）小區(qū)識別碼（Cell ID）通過識別網(wǎng)絡中哪一個小區(qū)傳輸用戶呼叫并將該信息翻譯成緯度和經(jīng)度來確定用戶位置。Cell ID實現(xiàn)定位的基本原理：即無線網(wǎng)絡上報終端所處的小區(qū)號（根據(jù)服務的基站來估計），位置業(yè)務平臺把小區(qū)號翻譯成經(jīng)緯度坐標。基本定位流程：設備先從基站獲得當前位置（Cell ID）。（第一次定位設備通過網(wǎng)絡將位置傳送給agps位置服務器Agps服務器根據(jù)位置查詢區(qū)域內當前可用的衛(wèi)星信息，并返回設備。設備中的GPS接收器根據(jù)可用衛(wèi)星，快速查找可用

10、的GPS衛(wèi)星，并返回GPS定位信息。2.3 Wifi定位無線局域網(wǎng)絡(WLAN)是一種全新的信息獲取平臺，可以在廣泛的應用領域內實現(xiàn)復雜的大范圍定位、監(jiān)測和追蹤任務，而網(wǎng)絡節(jié)點自身定位是大多數(shù)應用的基礎和前提。當前比較流行的Wi-Fi定位是無線局域網(wǎng)絡系列標準之IEEE802.11的一種定位解決方案。該系統(tǒng)采用經(jīng)驗測試和信號傳播模型相結合的方式，易于安裝，需要很少基站，能采用相同的底層無線網(wǎng)絡結構，系統(tǒng)總精度高。設備只要偵聽一下附近都有哪些熱點，檢測一下每個熱點的信號強弱，然后把這些信息發(fā)送給網(wǎng)絡上的服務端。服務器根據(jù)這些信息，查詢每個熱點在數(shù)據(jù)庫里記錄的坐標，然后進行運算，就能知道客戶端的具

11、體位置了。一次成功的定位需要兩個先決條件：第一，客戶端能上網(wǎng)；第二，偵聽到的熱點的坐標在數(shù)據(jù)庫里有相關記錄。芬蘭的Ekahau公司開發(fā)了能夠利用Wifi進行室內定位的軟件。Wifi繪圖的精確度大約在1米至20米的范圍內，總體而言，它比蜂窩網(wǎng)絡三角測量定位方法更精確。但是，如果定位的測算僅僅依賴于哪個Wi-Fi的接入點最近，而不是依賴于合成的信號強度圖，那么在樓層定位上很容易出錯。目前，它應用于小范圍的室內定位，成本較低。但無論是用于室內還是室外定位，Wi-Fi收發(fā)器都只能覆蓋半徑90米以內的區(qū)域，而且很容易受到其他信號的干擾，從而影響其精度，定位器的能耗也較高2.4 FRID、二維碼定位射頻識

12、別技術利用射頻方式進行非接觸式雙向通信交換數(shù)據(jù)以達到識別和定位的目的。通過設置一定數(shù)量的讀卡器和架設天線，根據(jù)讀卡器接收信號的強弱、到達時間、角度來定位。這種技術作用距離短，一般最長為幾十米。但它可以在幾毫秒內得到厘米級定位精度的信息，且傳輸范圍很大，成本較低。同時由于其非接觸和非視距等優(yōu)點，可望成為優(yōu)選的室內定位技術。目前，射頻識別研究的熱點和難點在于理論傳播模型的建立、用戶的安全隱私和國際標準化等問題。優(yōu)點是標識的體積比較小，造價比較低，但是作用距離近，不具有通信能力，而且不便于整合到其他系統(tǒng)之中，無法做到精準定位，布設讀卡器和天線需要有大量的工程實踐經(jīng)驗難度大。2.5 紅外線定位技術紅外

13、線定位技術定位的原理是：紅外線IR標識發(fā)射調制的紅外射線，通過安光學傳感器接收進行定位。雖然紅外線具有相對較高的定位精度，但是由于光線不能穿過障礙物，使得紅外射線僅能視距傳播。直線視距和傳輸距離較短這兩大主要缺點使其室內定位的效果很差。當標識放在口袋里或者有墻壁及其他遮擋時就不能正常工作，需要在每個空間安裝接收天線，造價較高。因此，紅外線只適合短距離傳播，而且容易被熒光燈或者房間內的燈光干擾，在精確定位上有局限性2.6 超聲波定位技術超聲波測距主要采用反射式測距法，通過三角定位等算法確定物體的位置，即發(fā)射超聲波并接收由被測物產(chǎn)生的回波，根據(jù)回波與發(fā)射波的時間差計算出待測距離，有的則采用單向測距

14、法。超聲波定位系統(tǒng)可由若干個應答器和一個主測距器組成，主測距器放置在被測物體上，在微機指令信號的作用下向位置固定的應答器發(fā)射同頻率的無線電信號，應答器在收到無線電信號后同時向主測距器發(fā)射超聲波信號，得到主測距器與各個應答器之間的距離。當同時有3個或3個以上不在同一直線上的應答器做出回應時，可以根據(jù)相關計算確定出被測物體所在的二維坐標系下的位置。超聲波定位整體定位精度較高，結構簡單，但超聲波受多徑效應和非視距傳播影響很大，同時需要大量的底層硬件設施投資，成本太高。2.7 藍牙技術藍牙技術通過測量信號強度進行定位。這是一種短距離低功耗的無線傳輸技術，在室內安裝適當?shù)乃{牙局域網(wǎng)接入點，把網(wǎng)絡配置成基

15、于多用戶的基礎網(wǎng)絡連接模式，并保證藍牙局域網(wǎng)接入點始終是這個微微網(wǎng)(piconet)的主設備，就可以獲得用戶的位置信息。藍牙技術主要應用于小范圍定位。藍牙室內定位技術最大的優(yōu)點是設備體積小、易于集成在 PDA、PC以及手機中，因此很容易推廣普及。理論上，對于持有集成了藍牙功能移動終端設備的用戶，只要設備的藍牙功能開啟，藍牙室內定位系統(tǒng)就能夠對其進行位置判斷。采用該技術作室內短距離定位時容易發(fā)現(xiàn)設備且信號傳輸不受視距的影響。其不足在于藍牙器件和設備的價格比較昂貴，而且對于復雜的空間環(huán)境，藍牙系統(tǒng)的穩(wěn)定性稍差，受噪聲信號干擾大。2.8 超寬帶技術超寬帶技術是一種全新的、與傳統(tǒng)通信技術有極大差異的通

16、信新技術。它不需要使用傳統(tǒng)通信體制中的載波，而是通過發(fā)送和接收具有納秒或納秒級以下的極窄脈沖來傳輸數(shù)據(jù)，從而具有GHz量級的帶寬。超寬帶可用于室內精確定位，例如戰(zhàn)場士兵的位置發(fā)現(xiàn)、機器人運動跟蹤等。超寬帶系統(tǒng)與傳統(tǒng)的窄帶系統(tǒng)相比，具有穿透力強、功耗低、抗多徑效果好、安全性高、系統(tǒng)復雜度低、能提供精確定位精度等優(yōu)點。因此，超寬帶技術可以應用于室內靜止或者移動物體以及人的定位跟蹤與導航，且能提供十分精確的定位精度。2.9 ZigBee技術ZigBee是一種新興的短距離、低速率無線網(wǎng)絡技術，它介于射頻識別和藍牙之間，也可以用于室內定位。它有自己的無線電標準，在數(shù)千個微小的傳感器之間相互協(xié)調通信以實現(xiàn)

17、定位。這些傳感器只需要很少的能量，以接力的方式通過無線電波將數(shù)據(jù)從一個傳感器傳到另一個傳感器，所以它們的通信效率非常高。ZigBee最顯著的技術特點是它的低功耗和低成本。除了以上提及的定位技術，還有基于計算機視覺、光跟蹤定位、基于圖像分析、磁場以及信標定位等。此外，還有基于圖像分析的定位技術、信標定位、三角定位等。目前很多技術還處于研究試驗階段，如基于磁場壓力感應進行定位的技術。三、 現(xiàn)代定位技術的應用3.1 衛(wèi)星定位技術的應用全球定位系統(tǒng)的主要用途：(1)陸地應用，主要包括車輛導航、應急反應、大氣物理觀測、地球物理資源勘探、工程測量、變形監(jiān)測、地殼運動監(jiān)測、 市政規(guī)劃控制等；(2)海洋應用，

18、包括遠洋船最佳航程航線測定、船只實時調度與導航、海洋救援、海洋探寶、水文地質測量以及海洋平臺定位、海平面升降監(jiān)測等；(3)航空航天應用，包括飛機導航、航空遙 感姿態(tài)控制、低軌衛(wèi)星定軌、導彈制導、航空救援和載人航天器防護探測等。3.1.1 GPS在道路工程中的應用目前主要是用于建立各種道路工程控制網(wǎng)及測定航測外控點等。隨著高等級公路的迅速發(fā)展，對勘測技術提出了更高的要求，由于線路長，已知點少，因此，用常規(guī)測量手段不僅布網(wǎng)困難，而且難以滿足高精度的要求。目前，國內已逐步采用GPS技術建立線路首級高精度控制網(wǎng)，然后用常規(guī)方法布設導線加密。實踐證明，在幾十公里范圍內的點位誤差只有2厘米左右，達到了常規(guī)

19、方法難以實現(xiàn)的精度，同時也大大提前了工期。GPS技術也同樣應用于特大橋梁的控制測量中。由于無需通視，可構成較強的網(wǎng)形，提高點位精度，同時對檢測常規(guī)測量的支點也非常有效。GPS技術在隧道測量中也具有廣泛的應用前景，GPS測量無需通視，減少了常規(guī)方法的中間環(huán)節(jié)，因此，速度快、精度高，具有明顯的經(jīng)濟和社會效益。3.1.2 GPS在汽車導航和交通管理中的應用三維導航是GPS的首要功能，飛機、輪船、地面車輛以及步行者都可以利用GPS導航器進行導航。汽車導航系統(tǒng)是在全球定位系統(tǒng)GPS基礎上發(fā)展起來的一門新 GPS應用 型技術。汽車導航系統(tǒng)由GPS導航、自律導航、微處理機、車速傳感器、陀螺傳感器、CD-RO

20、M驅動器、LCD顯示器組成。GPS導航系統(tǒng)與電子地圖、無線電通信網(wǎng)絡、計算機車輛管理信息系統(tǒng)相結合，可以實現(xiàn)車輛跟蹤和交通管理等許多功能。3.1.3 GPS定位技術進行高精度海洋定位為了獲得較好的海上定位精度，采用GPS接收機與船上的導航設備組合起來進行定位。例如，在GPS偽距法定位的同時，用船上的計程儀（或多普勒聲納）、陀螺儀的觀測值聯(lián)合推求船位。對于近海海域，還可采用在岸上或島嶼上設立基準站，采用差分技術或動態(tài)相對定位技術進行高精度海上定位。如果一個基準站能覆蓋150KM范圍，那麼在我國沿海只需設立三到四個基準站便可在近海海域進行高精度海上定位。經(jīng)多年研究，不斷成熟的廣域差分技術（WASG

21、PS），可以實現(xiàn)在一個國家或幾個國家范圍內的廣大區(qū)域進行差分定位。2000年之后，將利用建成的純民間系統(tǒng)GNSS進行全球范圍內的導航定位。利用差分GPS技術可以進行海洋物探定位和海洋石油鉆井平臺的定位。進行海洋物探定位時，在岸上設置一個基準站，另外在前后兩條地震船上都安裝差分GPS接收機。前面的地震船按預定航線利用差分GPS導航和定位，按一定距離或一定時間通過人工控制向海底巖層發(fā)生地震波，后續(xù)船接收地震反射波，同時記錄GPS定位結果。通過分析地震波在地層內的傳播特性，研究地層的結構，從而尋找石油資源的儲油構造。根據(jù)地質構造的特點，在構造圖上設計鉆孔位置。利用差分GPS技術按預先設計的孔位建立安

22、裝鉆井平臺。具體方法是在鉆井平臺上和海岸基準站上設置GPS系統(tǒng)。如果在鉆井平臺的四周都安裝GPS天線，由四個天線接收的信息進入同一個接收機，同時由數(shù)據(jù)鏈電臺將基準站觀測得數(shù)據(jù)也傳送到鉆井平臺的接收機上。通過平臺上的微機同時處理五組數(shù)據(jù)，可以計算出平臺的平移、傾斜和旋轉，以實時檢測平臺的安全和可靠性。3.1.4 GPS航路導航航路主要指洋區(qū)和大陸空域航路。各種研究和實驗已經(jīng)證明，GPS和一種 稱之為接收機自主完善性監(jiān)測（RAIM）的技術能滿足洋區(qū)航路對GPS的導航精度、完善性 和可用性的要求，而且精度也能滿足大陸空域航路的要求。GPS和廣域增強系統(tǒng)也能滿足大陸空域航路 精度、完善性和可用性的要求

23、。GPS的精度遠優(yōu)于現(xiàn)有任何航路用導航系統(tǒng)，這種精度的提高 和連續(xù)性服務的改善有助于有效利用空域，實現(xiàn)最佳的空域劃分和管理、空中交通流量 管理以及飛行路徑管理，為空中運輸服務開辟了廣闊的應用前景，同時也降低了營運成本， 保證了空中交通管制的靈活性。GPS的全球、全天候、無誤差積累的特點，更是中、遠程航線上目前最好的導航系統(tǒng)。 按照國際民航組織的部署，GPS將逐漸替代現(xiàn)有的其他無線電導航系統(tǒng)。GPS不依賴于 地面設備、可與機載計算機等其他設備一起進行航路規(guī)劃和航路突防，為軍用飛機的導航 增加了許多靈活性。3.2 超聲波定位技術的應用三峽通航船舶吃水量自動檢測系統(tǒng)采用單波束超聲波測深傳感器陣列對船

24、舶吃水量進行測量。系統(tǒng)的動態(tài)測量精度要求達到0.lm，而傳感器的重復測量精度、機械安裝精度以及系統(tǒng)的安裝誤差和不同水溫與水質對聲速的影響等都可以對整個系統(tǒng)的測量精度產(chǎn)生影響，因此在系統(tǒng)設計時需綜合考慮以上各方面因素。如圖所示，整個自動檢測系統(tǒng)由橫梁式檢測門、超聲波傳感器陣列、計算機控制系統(tǒng)、檢測門升降控制系統(tǒng)和現(xiàn)場供電模塊、環(huán)境參數(shù)采集模塊以及信號傳輸模塊等構成。在整個系統(tǒng)中，檢測門是一長30多米的鋼質析架，要求其強度能夠承受自身重量，并且為了保證系統(tǒng)精度，檢測門由于自重產(chǎn)生的彎曲撓度要盡量小。另外，由于系統(tǒng)工作時檢測門要位于一定深度的水下，因此在設計析架時采用的鋼材料必須要經(jīng)過良好的防腐處理

25、。單波束超聲波傳感器陣列固定在安裝架上，系統(tǒng)工作時超聲波傳感器的測量方向與通常使用的方向相反，即測深傳感器由水中向水面發(fā)送超聲波，如圖所示。根據(jù)單個超聲波脈沖返回的時間和超聲波在水中的傳播速度，計算得到被測船底與檢測門的距離，同時結合測量模型，得到被測船舶的實際吃水量。現(xiàn)場供電模塊為各種傳感器和處理器提供電源，同時還要為檢測門升降系統(tǒng)提供動力電源。包括提供三相交流電和直流穩(wěn)壓電源;環(huán)境參數(shù)采集模塊由多種傳感器組成，主要負責采集與超聲波在水中傳播速度關聯(lián)較大的現(xiàn)場環(huán)境因素，包括室外溫度、現(xiàn)場水質、壓強等，為系統(tǒng)的誤差修正提供數(shù)值依據(jù);通信模塊要實現(xiàn)的是各類型傳感器的數(shù)據(jù)采集、處理以及通信協(xié)議的轉

26、換等功能，確保采集到的數(shù)據(jù)可以進行實時傳輸，同時計算機控制系統(tǒng)也可以對數(shù)據(jù)進行實時的處理。計算機控制系統(tǒng)即專用的一體式工業(yè)計算機，設計并開發(fā)相應的軟件系統(tǒng)對傳感器所得的數(shù)據(jù)進行分析和評估，另外加入了誤差補償、環(huán)境參數(shù)修正以及船底數(shù)據(jù)三維顯示等功能，使測量結果更精確、更直觀明了。檢測門同步升一降控制系統(tǒng)是本論文所研究的主要內容，它包含兩個異步交流電機，兩個升降控制器以及控制面板等，主要是為了實現(xiàn)超聲波陣列檢測門位置的實時可調和系統(tǒng)安裝、檢修的方便。系統(tǒng)工作時，系統(tǒng)的控制中心根據(jù)測量的要求，初始化系統(tǒng)，并與傳感器模塊建立通信聯(lián)系，對檢測門傳感器模塊進行校準與標定。采集測深傳感器的初始值對檢測門的安

27、裝水深進行調整，當安裝水深超過或小于最佳測量水深時，發(fā)出報警信號，或自動控制檢測門兩端電機對其高度進行調節(jié)。當船舶通過檢測門時，順次快速采集測深傳感器的值，結合環(huán)境參數(shù)和誤差修正模型，通過數(shù)據(jù)處理得到船舶的實際吃水量，并合成船只水下部分吃水量分布的三維圖形，從而直觀的顯示通航船舶的實際吃水深度，同時將測量數(shù)據(jù)通過無線傳輸?shù)姆绞絺鞯饺龒{船閘通航控制中心，控制中心接收到現(xiàn)場數(shù)據(jù)后再進行綜合處理和對比，形成通航船舶過閘預警信號，并對超吃水的船舶采取相應的措施。3.3 電磁式運動捕捉技術運動捕捉技術涉及尺寸測量、物理空間里物體的定位及方位測定等方面可以由計算機直接理解處理的數(shù)據(jù)。在運動物體的關鍵部位設置跟蹤器，由運動捕捉系統(tǒng)捕捉跟蹤器位置，再經(jīng)過計算機處理后向用戶通過可以在動畫制作中應用的數(shù)據(jù)。當數(shù)據(jù)被計算機識別后，動畫師即可以在計算機產(chǎn)生的鏡頭中調整、控制運動的物體。從應用角度來看，表演動畫系統(tǒng)主要有表情捕捉和身體運動捕捉兩類；從實時性來看，可分為實時捕捉系統(tǒng)和非實時捕捉系統(tǒng)兩種。到目前為止，常用的運動捕捉技術從原理上說可分為機械式、聲學式、電磁式和光學式。同時，不依賴于專用傳感器，而直接識別人體特征的運動捕捉技術也將很快走向實用。不同原理的設備各有其優(yōu)缺點，一般可從以下幾個方面進行評價：定位精度；實時性；使用方便程度；可捕捉運動范