CN109178234B - 一种船舶干舷高度测量***及其测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种船舶干舷高度测量***及其测量方法，该船舶干舷高度测量***包括舵机、激光雷达、水位计和MCU控制器，其中所述舵机固定在桥梁底部，所述激光雷达固定在所述舵机上并随舵机转动，所述水位计固定在岸边并置于水面以下，MCU控制器用于控制舵机旋转并接收激光雷达和水位计测得的数据并将该数据传输至远端服务器进行处理分析；本发明的优点在于，综合运用激光雷达与水位计组合测量的方法，实时监测水位的同时，还能够精确测量船舶干舷高度，监测船舶的超载问题，同时该测量方法环境影响较小，在夜间以及各种气候下都能保持一定精度。

Description

一种船舶干舷高度测量***及其测量方法

技术领域

本发明涉及一种测量***，尤其是涉及一种船舶干舷高度测量***及其测量方法。

背景技术

现有船舶干舷高度测量大多采用图像处理技术，利用摄像头对船舶进行拍照,然后再将拍摄的照片传输至服务器进行图像处理得到干舷高度。该技术存在着两个较为关键的缺陷，其一是摄像头的拍摄受环境影响较大，在某些环境下无法提供可图像处理的照片，其二是经图像处理后得到的数据可能误差较大，无法得到较为精确的数据。

发明内容

本发明目的是：提供一种船舶干舷高度测量***及其测量方法，综合运用激光雷达与水位计组合测量的方法，实时监测水位的同时，还能够精确测量船舶干舷高度，监测船舶的超载问题，同时该测量方法环境影响较小，在夜间以及各种气候下都能保持一定精度。

本发明的技术方案是：一种船舶干舷高度测量***，包括舵机、激光雷达、水位计和MCU控制器，其中所述舵机固定在桥梁底部，所述激光雷达固定在所述舵机上并随舵机转动，所述水位计固定在岸边并置于水面以下，MCU控制器用于控制舵机旋转并接收激光雷达和水位计测得的数据。

作为优选的技术方案，还包括远端服务器，该远端服务器用于与所述MCU控制器数据连接，并对接收到的数据进行处理分析。

如上所述的船舶干舷高度测量***的测量方法，包括如下步骤：

假设激光雷达与船甲板的竖直距离为h1；激光雷达与水位计的竖直距离为h2；水位计测得的距水面距离水位计高度为h3；

MCU控制器控制舵机旋转，并带动激光雷达发射的激光射在船甲板上，此时测得激光雷达与船甲板的直线距离为L；MCU控制器控制舵机旋转角度为θ；计算船舶的干舷高度h4，其公式如下：

公式1：h1＝Lcos(θ)；

公式2：h4＝h2-h3-h1＝h2-h3-Lcos(θ)。

作为优选的技术方案，激光雷达与船甲板的竖直距离h1的计算方法如下：

假设在船行进中，激光雷达进行m次横向激光扫描，每次激光横扫在船甲板上的n个激光反射点上，得到船甲板区域中m*n个激光反射点a_k,j，其中1≤k≤m，1≤j≤n，激光雷达与激光反射点a_k,j的竖直距离为h1_k,j；

假设激光雷达接收到的回波强度为K，并设置回波强度阈值为K₀，激光雷达扫描时，当回波强度K＜K₀时，确定此时激光雷达发射的激光射在水面上，当激光雷达扫描到船甲板与水面的分界点a_k,1时，回波强度瞬间值K≥K₀，即得到分界点a_k,1距激光雷达的直线距离为L_k1，并通过公式1计算得到激光雷达与分界点a_k,1的竖直距离h1_k,1，同时设定阈值σ，当

确定一次激光横扫时在船甲板上的n个激光反射点，在船行进中，进行m次横向激光扫描后，即得到船甲板区域中m*n个激光反射点a_k,j，同时得到激光反射点a_k,j与激光雷达的直线距离h1_k,j；最后通过公式4：

得到平均值h1，将该h1带入公式2，即得到船舶的干舷高度h4。

本发明的优点是：

1.而本发明船舶干舷高度测量***及其测量方法，综合运用激光雷达与水位计组合测量的方法，实时监测水位的同时，还能够精确测量船舶干舷高度，监测船舶的超载问题，同时该测量方法环境影响较小，在夜间以及各种气候下都能保持一定精度。

附图说明

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

图1为本发明船舶干舷高度测量***示意图；

图2为本发明船舶干舷高度测量***的测量方法流程图；

图3为本发明船舶干舷高度测量***结构主视图；

图4为本发明船舶干舷高度测量***结构俯视图；

图5为本发明船舶干舷高度测量的激光反射点示意图；

其中：1舵机，2激光雷达，3水位计，4桥梁，5岸边，6船甲板，7水面。

具体实施方式

实施例：参照图1、图3、图4所示，一种船舶干舷高度测量***，包括舵机1、激光雷达2、水位计3、MCU控制器和远端服务器，其中舵机1固定在桥梁4底部，激光雷达2固定在舵机1上并随舵机1转动，水位计3固定在岸边5并置于水面7以下，MCU控制器用于控制舵机1旋转并接收激光雷达2和水位计3测得的数据并将该数据传输至远端服务器进行处理分析。

如上所述的船舶干舷高度测量***的测量方法，参照图2、图5所示，包括如下步骤：

假设激光雷达2与船甲板6的竖直距离为h1；激光雷达2与水位计3的竖直距离为h2；水位计3测得的距水面7距离水位计高度为h3；

MCU控制器控制舵机1旋转，并带动激光雷达2发射的激光射在船甲板6上，此时测得激光雷达2与船甲板6的直线距离为L；MCU控制器控制舵机1旋转角度为θ；计算船舶的干舷高度h4，其公式如下：

公式1：h1＝Lcos(θ)；

公式2：h4＝h2-h3-h1＝h2-h3-Lcos(θ)。

其中激光雷达2与船甲板6的竖直距离h1的计算方法具体如下：

假设在船行进中，激光雷达2进行m次横向激光扫描，每次激光横扫在船甲板6上的n个激光反射点上，得到船甲板6区域中m*n个激光反射点a_k,j，其中1≤k≤m，1≤j≤n，激光雷达2与激光反射点a_k,j的竖直距离为h1_k,j；

假设激光雷达2接收到的回波强度为K，并设置回波强度阈值为K₀，激光雷达2扫描时，当回波强度K＜K₀时，确定此时激光雷达2发射的激光射在水面上，当激光雷达2扫描到船甲板6与水面7的分界点a_k,1时，回波强度瞬间值K≥K₀，即得到分界点a_k,1距激光雷达2的直线距离为L_k1，并通过公式1计算得到激光雷达2与分界点a_k,1的竖直距离h1_k,1，同时设定阈值σ，当

确定一次激光横扫时在船甲板6上的n个激光反射点，在船行进中，进行m次横向激光扫描后，即得到船甲板6区域中m*n个激光反射点a_k,j，同时得到激光反射点a_k,j与激光雷达2的直线距离h1_k,j；最后通过公式4：

得到平均值h1，将该h1带入公式2，即得到船舶的干舷高度h4。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (1)

1.一种船舶干舷高度测量***的测量方法，其特征在于，该船舶干舷高度测量***包括舵机、激光雷达、水位计、MCU控制器和远端服务器，其中所述舵机固定在桥梁底部，所述激光雷达固定在所述舵机上并随舵机转动，所述水位计固定在岸边并置于水面以下，MCU控制器用于控制舵机旋转并接收激光雷达和水位计测得的数据，远端服务器用于与所述MCU控制器数据连接，并对接收到的数据进行处理分析；

所述船舶干舷高度测量***的测量方法包括如下步骤：假设激光雷达与船甲板的竖直距离为h1；激光雷达与水位计的竖直距离为h2；水位计测得的距水面距离水位计高度为h3；

MCU控制器控制舵机旋转，并带动激光雷达发射的激光射在船甲板上，此时测得激光雷达与船甲板的直线距离为L；MCU控制器控制舵机旋转角度为θ；计算船舶的干舷高度h4，其公式如下：

公式1：h1＝Lcos(θ)；

公式2：h4＝h2-h3-h1＝h2-h3-Lcos(θ)；

其中激光雷达与船甲板的竖直距离h1的计算方法如下：

假设在船行进中，激光雷达进行m次横向激光扫描，每次激光横扫在船甲板上的n个激光反射点上，得到船甲板区域中m*n个激光反射点a_k,j，其中1≤k≤m，1≤j≤n，激光雷达与激光反射点a_k,j的竖直距离为h1_k,j；

假设激光雷达接收到的回波强度为K，并设置回波强度阈值为K₀，激光雷达扫描时，当回波强度K＜K₀时，确定此时激光雷达发射的激光射在水面上，当激光雷达扫描到船甲板与水面的分界点a_k,1时，回波强度瞬间值K≥K₀，即得到分界点a_k,1距激光雷达的直线距离为L_k1，并通过公式1计算得到激光雷达与分界点a_k,1的竖直距离h1_k,1，同时设定阈值σ，当

确定一次激光横扫时在船甲板上的n个激光反射点，在船行进中，进行m次横向激光扫描后，即得到船甲板区域中m*n个激光反射点a_k,j，同时得到激光反射点a_k,j与激光雷达的直线距离h1_k,j；最后通过公式4：

得到平均值h1，将该h1带入公式2，即得到船舶的干舷高度h4。

Images