[發(fā)明專利]一種基于多波束仰掃的船舶吃水自動檢測系統(tǒng)與方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710209334.3
• 申請日: 2017-03-31
• 公開（公告）號: CN107010181B
• 公開（公告）日: 2019-03-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳先橋;陳晨;劉威;劉暢;呂靜文
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢理工大學(xué)
• 主分類號: B63B39/12
• 分類號: B63B39/12
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 李丹

本發(fā)明公開了一種基于多波束仰掃的船舶吃水自動檢測系統(tǒng)與方法，該系統(tǒng)包括：多波束聲納測量模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊、深度計算模塊和修正模塊；所述的多波束聲納與數(shù)據(jù)傳輸模塊通過電纜連接，所述多波束聲納固定在水底的支架上，支架的另一端與檢測船相連。本發(fā)明系統(tǒng)采用可移動水底仰視掃法，將多波束聲納固定在支架的一端，從水底向上掃描。支架的另一端與檢測船相連，采用一種全局法的濾波方式對實際測量中產(chǎn)生的異常數(shù)據(jù)進(jìn)行識別并剔除。本發(fā)明系統(tǒng)具有檢測精度高，機(jī)動靈活，易于維護(hù)的優(yōu)點。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種船舶吃水的自動檢測系統(tǒng)，具體地指一種基于多波束聲納仰掃的船舶吹水自動檢測系統(tǒng)與方法。

背景技術(shù)

隨著內(nèi)河航運業(yè)的發(fā)展，船舶的噸位日益增大，船舶吃水量也隨之增大。部分船舶為追求經(jīng)歷利益，超吃水航行，擱淺撞地事故時有發(fā)生，破壞航道，影響通航秩序，更嚴(yán)重的是給人民生命財產(chǎn)安全帶來極大的風(fēng)險。另外，內(nèi)河航道受季節(jié)影響，航道水位變化極大，對通航安全也構(gòu)成一定的威脅。因此，船舶吃水量的檢測也變得日益重要。

目前，我國航道海事監(jiān)管部門主要還是通過人工觀察船舶側(cè)面的吃水線來確定船舶吃水，這種方法效率低，精確度差，且吃水線可以偽造。國內(nèi)專家學(xué)者，把聲納測量技術(shù)應(yīng)用于船舶吃水檢測。聲納是利用水中聲波對水下目標(biāo)進(jìn)行探測、定位的設(shè)備。目前采用的聲納主要為單波束聲納，測量范圍小，測量數(shù)據(jù)精確度低。

發(fā)明內(nèi)容

針對這種情況，本發(fā)明提出了一種可移動的基于多波束仰掃的船舶吃水自動檢測系統(tǒng)與方法，本發(fā)明可提高船舶吃水檢測精度，且系統(tǒng)具有可靠性強(qiáng)和易維護(hù)的特點。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種基于多波束仰掃的船舶吃水自動檢測系統(tǒng)，包括多波束聲納測量模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊、深度計算模塊和修正模塊；所述的多波束聲納與數(shù)據(jù)傳輸模塊通過電纜連接，所述多波束聲納固定在水底的支架上，支架的另一端與檢測船相連；

所述多波束聲納測量模塊，用于記錄并保存進(jìn)入多波束聲納的測量范圍船只的聲納檢測數(shù)據(jù)；所述檢測數(shù)據(jù)包括所有測量點與垂直線的夾角α及發(fā)射波束與接收波速的間隔時間t；

數(shù)據(jù)傳輸模塊，用于將接收的聲納檢測數(shù)據(jù)發(fā)送給深度計算模塊；

深度計算模塊，用于當(dāng)船舶離開多波束聲納的測量范圍時，計算船舶吃水D＝H-L·cosα。

其中,

V為聲納聲波在水中的傳播速度；

修正模塊，用于采用全局濾波方法對原始測量的深度數(shù)據(jù)進(jìn)行修正；

顯示模塊，用于對最終船舶吃水量進(jìn)行顯示，最終船舶吃水量是所有深度修正數(shù)據(jù)中的最大值。

按上述方案，所述船舶吃水自動檢測系統(tǒng)還包括供電單元，供電單元為水下多波束聲納和系統(tǒng)各模塊提供電源。

按上述方案，所述支架為L型可伸縮支架。

按上述方案，所述修正模塊中修正采用以下公式：

其中：I(x)為原始測量的深度數(shù)據(jù)，即存在粗差和隨機(jī)誤差的干擾；u(x)為潛在無誤差深度數(shù)據(jù)；為復(fù)原深度數(shù)據(jù)，即無誤差深度數(shù)據(jù)u(x)的估計；L表示自變量x的范圍；λ為正系數(shù)。

一種基于多波束船舶吃水自動檢測方法，包括以下步驟：

(1)測量多波束聲納與水面的距離H；所述多波束聲納固定在水底的支架上，支架的另一端與檢測船相連；

(2)當(dāng)有船進(jìn)入多波束聲納的測量范圍，記錄并保存檢測數(shù)據(jù)；所述檢測數(shù)據(jù)包括所有測量點與垂直線的夾角α及發(fā)射波束與接收波速的間隔時間t；