[实用新型]一种基于惯性传感技术的高精度船舶吃水实时测量系统

说明书

本实用新型涉及一种基于惯性传感技术的高精度船舶吃水实时测量系统，包括雷达测距仪终端和上位机，所述雷达测距仪终端包括云台、惯性传感器、雷达测距传感器、单片机、无线信号模块和驱动装置，所述驱动装置进行供电，所述惯性传感器和雷达测距传感器均固定安装在所述云台上，所述惯性传感器和雷达测距传感器分别传输姿态数据和测距数据到单片机，单片机通过姿态数据反馈指令控制云台的镜头转向装置进行修正调平云台，雷达测距仪终端的数据通过无线信号模块与无线自组织网络上传给上位机，上位机用于接收雷达测距终端的数据并进行数据整合和处理得到吃水结果。本实用新型可以减少船舶在营运过程出现货物少装/多卸的情况发生，利于提高船舶航行的安全性。

技术领域

本实用新型涉及船舶吃水测量技术领域，特别是涉及一种基于惯性传感技术的高精度船舶吃水实时测量系统。

背景技术

如今航海业凭借着运输量大、成本低和运输方便等优势在飞速发展，为我国经济的发展加快了步伐。船舶吃水作为一个重要参数，可以计算船舶排水量，目前几乎完全依赖人工目测的方法来确定船舶吃水。但这种方法存在着众多弊端，肉眼观测的准确性和可靠性受到天气等客观条件而显著地变化，并不能做到实时更新测量数据，遇上恶劣天气，加大了测量船舶吃水的难度。个人经验对于测量结果也有显著的影响。而且对于船舶“超吃水”违规现象导致的事故更是日益增加，这样不仅影响了航运事业的蓬勃发展更是对船舶本身的安全构成了重大威胁，精确测量船舶吃水迫在眉睫。

目前船舶吃水测量传统测量方式：

(1)人工观测法

有水尺观测法和交通艇绕船观察两大类。需要人工对船舶的船艏、船中、船尾左右两侧共六面的船舶水尺标志进行观测记录，最终得到船舶实际吃水值。此方法要求船舶靠港或观测人员乘坐工作艇对目标船舶进行观测。船舶处于动态环境下，且水尺标志常年受到腐蚀，需要若干观测人员同时进行长时间测量记录以避免个人主观性误差，不利于后期数值校对。极端环境下，观测人员的生命安全受到威胁

i.水尺观测方法

水线达到水尺标志上某数字的下边缘，则表示该处的实际吃水为该数字所表示的数值；水线刚好淹没该数字，则表示该处的实际吃水为该数字所表示的数值加上相应的字高；水线位于字高的一半处时，则表示该处的实际吃水为该数字所表示的数值加上相应字高的一半。当水面有波动时，应根据若干次观测所得的平均值来确定实际水线的位置。

ii.交通艇绕船观察

对于非靠泊舷侧，从船上放下交通艇，绕船观察。

(2)超声波测量法超声波测量法利用声波良好的方向性及穿透力等特点对超声波探头到水面的距离进行测量从而得到船舶吃水值。其测量精度主要受到声速误差的影响，即所处的当前环境(空气密度、温度、湿度等)直接会影响测量精度，需要根据不同的应用环境进行误差补偿。

(3)激光传感器测量法

激光传感器测量法原理与超声波测量法类似，利用其光速不变及方向性好等特性对激光探头到水面的距离进行测量，从而得到船舶吃水值。

(4)压力传感器测量法

压力传感器测量法利用船舶空载与负载时产生吃水深度的变化导致水压发生变化，从而压力传感器的压力值发生变化，通过转换公式获得船舶吃水值。但长期的压力施加产生的时漂现象及水密度的不同直接导致压力值的不同，致使产生测量误差，需要根据不同的应用环境进行误差补偿。

(5)声呐测量法

声呐测量法利用超声波在水中衰减小等特点，在水下以阵列的形式对船船舶吃水深度进行测量。大连海事大学的熊木地等同学利用声呐阵列实现了对船舶吃水深度的测量。但此方法须脱离船体，将设备安装在指定测量区域，其灵活性不高且造价较高。

(6)电子水尺测量法