[發(fā)明專利]一種基于三維激光雷達(dá)的碼頭靠泊安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及其方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110466814.4
• 申請(qǐng)日: 2021-04-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112946685A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-06-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐才云;何德林;甘浪雄;鄧巍;孫業(yè)峰;周春輝;肖長(zhǎng)詩(shī);李克丁;黎良明
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢欣海遠(yuǎn)航科技研發(fā)有限公司
• 主分類號(hào): G01S17/89
• 分類號(hào): G01S17/89
• 代理公司: 上海精晟知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31253
• 代理人: 馮子玲

1.一種基于三維激光雷達(dá)的碼頭靠泊安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：包括移動(dòng)軌(2)、若干個(gè)龍門(mén)架(3)和若干個(gè)碼頭靠泊安全監(jiān)測(cè)裝置(10)，所述移動(dòng)軌(2)安裝在碼頭岸基上(1)，若干個(gè)所述龍門(mén)架(3)分別呈間隔分布的安裝在移動(dòng)軌(2)上，所述碼頭靠泊安全監(jiān)測(cè)裝置(10)安裝在龍門(mén)架(3)上，所述碼頭靠泊安全監(jiān)測(cè)裝置(10)包括數(shù)據(jù)采集端、天線(9)、配電箱(4)和延伸臂(5)，所述數(shù)據(jù)采集端包括RTK定位設(shè)備(6)、三維激光雷達(dá)(7)和攝像頭(8)，所述配電箱(4)安裝在龍門(mén)架(3)靠水一側(cè)的支腿下部分，所述RTK定位設(shè)備(6)和天線(9)安裝在配電箱(4)的上部，所述延伸臂(5)的一端連接在配電箱(4)的側(cè)邊，所述三維激光雷達(dá)(7)安裝在延伸臂(5)的另一端上部，所述攝像頭(8)安裝在延伸臂(5)的另一端下部，所述配電箱(4)內(nèi)設(shè)置有電路模塊，所述RTK定位設(shè)備(6)、三維激光雷達(dá)(7)、攝像頭(8)和天線(9)均電連接于所述電路模塊，所述天線(9)和電路模塊均連接數(shù)據(jù)處理模塊，所述數(shù)據(jù)處理模塊連接數(shù)據(jù)發(fā)布端。

2.如權(quán)利要求1所述的一種基于三維激光雷達(dá)的碼頭靠泊安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：其中數(shù)據(jù)采集端與數(shù)據(jù)處理模塊間采用有線或無(wú)線網(wǎng)絡(luò)連接；數(shù)據(jù)處理模塊與數(shù)據(jù)發(fā)布端采用有線或無(wú)線網(wǎng)絡(luò)連接。

3.如權(quán)利要求1所述的一種基于三維激光雷達(dá)的碼頭靠泊安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：其中數(shù)據(jù)發(fā)布端包括手機(jī)終端和電腦終端。

4.如權(quán)利要求1所述的一種基于三維激光雷達(dá)的碼頭靠泊安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：所述配電箱(4)通過(guò)螺栓安裝在龍門(mén)架(3)的支腿上。

5.如權(quán)利要求1所述的一種基于三維激光雷達(dá)的碼頭靠泊安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：所述配電箱(4)安裝在龍門(mén)架(3)位置距離地面1-2m。

6.如權(quán)利要求1所述的一種基于三維激光雷達(dá)的碼頭靠泊安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：所述三維激光雷達(dá)(6)采用80線激光雷達(dá)。

7.如權(quán)利要求1-6任一所述的一種基于三維激光雷達(dá)的碼頭靠泊安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)方法，其特征在于：其監(jiān)測(cè)方法步驟為：

(1)當(dāng)碼頭靠泊安全監(jiān)測(cè)裝置中數(shù)據(jù)采集端的三維激光雷達(dá)監(jiān)測(cè)到有靠泊船舶進(jìn)入到抵泊區(qū)內(nèi)未進(jìn)入靠岸區(qū)時(shí)，靠泊安全監(jiān)測(cè)裝置開(kāi)始工作，持續(xù)監(jiān)測(cè)船舶的動(dòng)態(tài)；

(2)碼頭靠泊安全監(jiān)測(cè)裝置在龍門(mén)架可移動(dòng)作用下自動(dòng)調(diào)整位置，盡可能使被監(jiān)測(cè)船舶位于三維激光雷達(dá)監(jiān)測(cè)組的監(jiān)測(cè)范圍中心；

(3)RTK定位設(shè)備開(kāi)始工作，定位碼頭靠泊安全監(jiān)測(cè)裝置的位置，三維激光雷達(dá)對(duì)船舶進(jìn)行掃描，得到雷達(dá)點(diǎn)云數(shù)據(jù)，點(diǎn)云中每個(gè)點(diǎn)代表船舶上某一點(diǎn)在監(jiān)測(cè)坐標(biāo)系下的坐標(biāo)位置，并將三維激光雷達(dá)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和攝像頭的拍攝數(shù)據(jù)，通過(guò)天線一同上傳的數(shù)據(jù)處理模塊；

(4)數(shù)據(jù)處理模塊輔以攝像頭的拍攝數(shù)據(jù)，修正RTK定位設(shè)備的定位數(shù)據(jù)，通過(guò)測(cè)量獲得雷達(dá)探測(cè)中心距離碼頭岸基平面的垂直高度；雷達(dá)探測(cè)點(diǎn)到碼頭岸線的水平距離；通過(guò)坐標(biāo)變換，就可以間接地獲得被監(jiān)測(cè)船舶相對(duì)碼頭的方位信息；

(5)通過(guò)建立船舶運(yùn)動(dòng)參數(shù)數(shù)信息提取的算法模型，處理實(shí)時(shí)獲取的船舶三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)，將數(shù)個(gè)三維激光雷達(dá)的雷達(dá)點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，得到范圍更大，精度更高的雷達(dá)掃描圖；

(6)將數(shù)據(jù)處理模塊處理好的數(shù)據(jù)發(fā)送到數(shù)據(jù)發(fā)布端；船舶駕駛員根據(jù)數(shù)據(jù)分布端的信息進(jìn)行安全輔助靠岸，碼頭調(diào)度控制中心根據(jù)數(shù)據(jù)分布端的信息監(jiān)控及指導(dǎo)船舶安全靠岸。

8.如權(quán)利要求7所述的一種基于三維激光雷達(dá)的碼頭靠泊安全監(jiān)測(cè)方法，其特征在于：其中數(shù)據(jù)采集端用于采集碼頭靠泊安全監(jiān)測(cè)裝置的位置數(shù)據(jù)、雷達(dá)點(diǎn)云數(shù)據(jù)以及地標(biāo)米尺的圖像信息。

9.如權(quán)利要求7所述的一種基于三維激光雷達(dá)的碼頭靠泊安全監(jiān)測(cè)方法，其特征在于：其中數(shù)據(jù)處理模塊通過(guò)建立船舶運(yùn)動(dòng)參數(shù)數(shù)信息提取的算法模型，從雷達(dá)點(diǎn)云數(shù)據(jù)中提取被監(jiān)測(cè)船舶的信息；然后通過(guò)坐標(biāo)變換，得到被監(jiān)測(cè)船舶的位置信息，實(shí)現(xiàn)船舶實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

10.如權(quán)利要求7所述的一種基于三維激光雷達(dá)的碼頭靠泊安全監(jiān)測(cè)方法，其特征在于：其中數(shù)據(jù)處理模塊將采集到RTK定位設(shè)備的定位數(shù)據(jù)輔以地標(biāo)米尺的圖像信息進(jìn)行對(duì)碼頭靠泊安全監(jiān)測(cè)裝置自身的定位數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，然后通過(guò)建立船舶運(yùn)動(dòng)參數(shù)數(shù)信息提取的算法模型，處理實(shí)時(shí)獲取的船舶三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)；最后，將獲得的雷達(dá)探測(cè)中心距離碼頭岸基平面的垂直高度和雷達(dá)探測(cè)點(diǎn)到碼頭岸線的水平距離進(jìn)行坐標(biāo)變換，得到船舶相對(duì)碼頭的方位信息。