[发明专利]一种可升降悬挂式船体测绘设施及工作方式

权利要求书

1.一种可升降悬挂式船舶测绘设施，其特征在于：包括包括L型可升降立架(1)、导流罩(2)、升降驱动系统(3)、声呐簇(4)(5)、姿态标定装置(6)(8)、声速标定装置(7)、船舶识别装置(9)、数据处理计算系统(10)。L型可升降立架(1)及通过升降驱动系统(3)通过焊接或螺栓固定等方式安装在需要部署的水面平台上(11)，通过升降驱动系统(3)提供的动力实现水下升降，同时导流罩(2)安装在立架迎流和背流侧，减小立架(1)受到的水流冲击力，从而保护立架。声呐簇(4)(5)、姿态标定装置(6)(8)、声速标定装置(7)安装在立架(1)固定位置处，可随立架下方到水中。船舶识别装置(9)安装在水面平台(11)外部无遮挡区域，保证通讯信号正常。声呐簇(4)(5)、姿态标定装置(6)(8)、声速标定装置(7)、船舶识别装置(9)通过通信线缆将各类信号传输给数据处理计算系统(10)。

2.根据权利要求1所述的一种可升降悬挂式船舶测绘设施的工作方式，其特征在于：

A、L型可升降立架(1)下放到位

L型可升降立架通过开启升降驱动系统(3)电机，带动齿轮转动，齿轮带动立架上的齿条运动，立架沿导轨向水下放，将立架下放到水下所需位置；

B、立架姿态测量

姿态标定装置(6)(8)的水位高度计在立架上的安装位置为h₁，立架下放后，水位高度计测得水深值为h₂(t)。电子罗盘在立架上的安装位置为h₃，立架下水后，实时测得立架绕3个轴向的偏摆角度θ₁(t)，θ₂(t)，θ₃(t)。通过整合上述立架姿态测量数据，得到立架实时姿态矩阵M_att(t)＝(h₁，h₂(t)，h₃，θ₁(t)，θ₂(t)，θ₃(t))。

C、声速标定

整套设施在工作时，声速标定装置(7)实时测量设施工作水域声速为数据c(t)，得到实时水下声速矩阵矩阵C(t)＝(c(t))。

D、声呐簇(4)(5)数据采集

单波束声呐安装位置为{s₁，s₂...s_n}，多波束声呐安装位置s’，得到声呐簇的位置矩阵H＝(s₁，s₂...s_n，s’)。设施开始工作后，数据处理计算系统控制声呐簇进行数据采集，得到实时单波束单帧数据集D_s(t)＝(d₁(t)，d₂(t)...d_n(t))、实时的多波束声呐点云数据集D_m(t)。

E、船舶信息数据采集

船舶识别装置(9)的AIS设备实时收集附近船舶信息报文，得到附近船舶的信息及位置数据集D_v(t)＝{(MMSI₁，lat(t)，lng(t))...(MMSI_n，lat(t)，lng(t))}，并通过串口将数据发送给数据处理计算系统。

F、综合计算

数据处理计算系统(10)对收集到的船体声呐点云数据进行数据处理，还原船型轮廓，步骤为：使用姿态信息M_att(t)对单波束圣拿数据进行修正，得到修正后的单波束声呐的单帧数据D’_s(t)＝F(M_att(t)，H，D_s(t))，其中F为单波束声呐数据的姿态修正函数；使用姿态数据M_att(t)和修正过单波束数据D’_s(t)对多波束点云数据集进行修正，得修正后的多波束声呐点云数据集D’_m(t)＝F’(M_att(t)，H，D’_s(t)，D_m(t))，其中F’为多波束声呐点云数据集的修正函数；使用实时水下声速数据C(t)对经过立架姿态和单波束声呐数据修正过得多波束点云数据集D’_m(t)进行声速矫正，最终得到准确船体测绘结果数据集D”_m(t)＝D’_m(t)·C(t)/V_c，其中V_c为声呐内置声速值。最后依据船舶识别装置提供的船舶信息报文D_v(t)，将船舶信息和船体测绘结果匹配，生成一条含船舶信息和测绘结果的完整结果。