[发明专利]一种船舶吃水量检测系统及其检测方法

权利要求书

1.一种船舶吃水量检测系统，其特征在于：包括浮体（1）、卷扬装置（2）、缆绳（3）、检测门（4）、超声波传感器阵列（5）、浮体位置传感子系统（6）、缆绳角度传感子系统（7）、数据采集传输单元（8）以及误差补偿与数据处理单元（9），所述的浮体（1）由锚链固定于水面，所述的检测门（4）经过卷扬装置（2）用缆绳（3）悬挂于浮体（1）上，通过卷扬装置（2）调整检测门（4）水下深度，卷扬装置（2）安装于两侧浮体（1）的重心上方，浮体（1）安放位置根据检测需要进行选择；

所述的超声波传感器阵列（5）以排列方式安装于水下检测门（4）上，测量水下检测门（4）与被测船舶的距离信息；所述的浮体位置传感子系统（6）安装于两个浮体（1）的缆绳（3）端点上方，测量两侧浮体（1）上悬挂检测门（4）的缆绳（3）端点的位置坐标；所述的缆绳角度传感子系统（7）安装于检测门（4）两端缆绳（3）上，测量检测门（4）两端缆绳（3）摆动的角度；所述的数据采集传输单元（8）安装于浮体（1）上，负责采集和传输超声波传感器阵列（5）、浮体位置传感子系统（6）和缆绳角度传感子系统（7）测量数据；所述的误差补偿与数据处理单元（9）为岸上PC机，主要进行误差补偿算法；所述的超声波传感器阵列（5）、浮体位置传感子系统（6）、缆绳角度传感子系统（7）以及误差补偿与数据处理单元（9）通过数据线或无线传输技术分别与数据采集传输单元（8）连接。

2.一种如权利要求1所述的船舶吃水量检测系统的检测方法，其特征在于：包括以下步骤：

A、安装检测门（4）

选择浮体（1）安放位置，将浮体（1）用锚链固定于水面，将卷扬装置（2）安装于两侧浮体（1）的重心上方，将检测门（4）用长度为L的缆绳（3）经卷扬装置（2）悬挂于浮体（1）上，并通过卷扬装置（2）调整检测门（4）在水下深度；

B、构建浮体位置传感子系统（6）

浮体位置传感子系统（6）采用RTK实时动态差分法定位技术，对检测门（4）两端缆绳（3）端点位置坐标进行测量，所述的RTK为实时动态的英文Real-timekinematic的缩写，具体构建步骤如下：

B1、在岸上RTK数据链覆盖范围内已知坐标的固定位置参考点安装GPS接收机作为基准站，在两个浮体（1）缆绳（3）端点上方分别安装RTK定位接收机作为流动站；

B2、基准站通过数据链将其GPS观测值和已知的坐标信息一起组成差分修正量传送给流动站，流动站不仅通过数据链接收差分修正量，还要采集其GPS观测值，并对观测值进行实时差分修正处理，精确解算出流动站三维坐标定位结果；确定悬挂检测门（4）的两根缆绳（3）端点的坐标值；

C、构建缆绳角度传感子系统（7）

缆绳角度传感子系统（7）采用角度传感器，在检测门（4）两端缆绳（3）上分别安装角度传感器，当检测门（4）随风浪运动发生偏移时，角度传感器测量检测门（4）两端缆绳（3）摆动的角度；

D、误差补偿与数据处理

误差补偿与数据处理单元（9）对接收到的缆绳（3）端点坐标值以及缆绳（3）摆动角度数据，通过检测门（4）安装结构几何关系计算检测门（4）的倾斜角度θ；如果倾斜角度θ小于θ₀，则转步骤D1，否则转步骤D2；所述的θ₀为2-4°；

D1、误差补偿与数据处理单元（9）由超声波传感器测量其与水面的距离对其深度进行标定，得到深度标定值数组[H₁,H₂,…,H_M]，代表超声波传感器的预设深度；当有被测船舶到来时，超声波传感器测量数据为测量值点阵[X₁,X₂,…,X_M]，代表超声波传感器与被测船舶底部的距离，即船舶吃水量检测结果；转步骤D3；

D2、误差补偿与数据处理单元（9）将接收到的缆绳（3）端点坐标值以及缆绳（3）摆动角度数据通过检测门（4）安装结构几何关系对水下检测门（4）的深度以及其倾斜角度θ进行实时校准得到补偿值数组[δ₁,δ₂,…,δ_M]，由补偿值数组对超声波传感器深度标定值数组[H₁,H₂,…,H_M]进行补偿得出超声波传感器实际深度值数组实际深度值数组与超声波传感器距离同步测量值点阵[X₁,X₂,…,X_M]之差即为补偿后的船舶吃水量检测结果；

D3、输出船舶吃水量检测结果。