[发明专利]一种基于多波束仰扫的船舶吃水自动检测系统与方法

说明书

本发明公开了一种基于多波束仰扫的船舶吃水自动检测系统与方法，该系统包括：多波束声纳测量模块、数据传输模块、深度计算模块和修正模块；所述的多波束声纳与数据传输模块通过电缆连接，所述多波束声纳固定在水底的支架上，支架的另一端与检测船相连。本发明系统采用可移动水底仰视扫法，将多波束声纳固定在支架的一端，从水底向上扫描。支架的另一端与检测船相连，采用一种全局法的滤波方式对实际测量中产生的异常数据进行识别并剔除。本发明系统具有检测精度高，机动灵活，易于维护的优点。

技术领域

本发明涉及一种船舶吃水的自动检测系统，具体地指一种基于多波束声纳仰扫的船舶吹水自动检测系统与方法。

背景技术

随着内河航运业的发展，船舶的吨位日益增大，船舶吃水量也随之增大。部分船舶为追求经历利益，超吃水航行，搁浅撞地事故时有发生，破坏航道，影响通航秩序，更严重的是给人民生命财产安全带来极大的风险。另外，内河航道受季节影响，航道水位变化极大，对通航安全也构成一定的威胁。因此，船舶吃水量的检测也变得日益重要。

目前，我国航道海事监管部门主要还是通过人工观察船舶侧面的吃水线来确定船舶吃水，这种方法效率低，精确度差，且吃水线可以伪造。国内专家学者，把声纳测量技术应用于船舶吃水检测。声纳是利用水中声波对水下目标进行探测、定位的设备。目前采用的声纳主要为单波束声纳，测量范围小，测量数据精确度低。

发明内容

针对这种情况，本发明提出了一种可移动的基于多波束仰扫的船舶吃水自动检测系统与方法，本发明可提高船舶吃水检测精度，且系统具有可靠性强和易维护的特点。

本发明的技术方案如下：

一种基于多波束仰扫的船舶吃水自动检测系统，包括多波束声纳测量模块、数据传输模块、深度计算模块和修正模块；所述的多波束声纳与数据传输模块通过电缆连接，所述多波束声纳固定在水底的支架上，支架的另一端与检测船相连；

所述多波束声纳测量模块，用于记录并保存进入多波束声纳的测量范围船只的声纳检测数据；所述检测数据包括所有测量点与垂直线的夹角α及发射波束与接收波速的间隔时间t；

数据传输模块，用于将接收的声纳检测数据发送给深度计算模块；

深度计算模块，用于当船舶离开多波束声纳的测量范围时，计算船舶吃水D＝H-L·cosα。

其中,

V为声纳声波在水中的传播速度；

修正模块，用于采用全局滤波方法对原始测量的深度数据进行修正；

显示模块，用于对最终船舶吃水量进行显示，最终船舶吃水量是所有深度修正数据中的最大值。

按上述方案，所述船舶吃水自动检测系统还包括供电单元，供电单元为水下多波束声纳和系统各模块提供电源。

按上述方案，所述支架为L型可伸缩支架。

按上述方案，所述修正模块中修正采用以下公式：

其中：I(x)为原始测量的深度数据，即存在粗差和随机误差的干扰；u(x)为潜在无误差深度数据；为复原深度数据，即无误差深度数据u(x)的估计；L表示自变量x的范围；λ为正系数。

一种基于多波束船舶吃水自动检测方法，包括以下步骤：

(1)测量多波束声纳与水面的距离H；所述多波束声纳固定在水底的支架上，支架的另一端与检测船相连；

(2)当有船进入多波束声纳的测量范围，记录并保存检测数据；所述检测数据包括所有测量点与垂直线的夹角α及发射波束与接收波速的间隔时间t；