动态船舶测高方法和装置制造方法及图纸

本申请公开了一种动态船舶测高方法，其包括：获取激光三维扫描装置的第一姿态，并在该第一姿态下探测并获取水平面相对于激光三维扫描装置的初始位置；获取激光三维扫描装置的第二姿态，并在该第二姿态下探测船舶，获取船舶的三维数据；至少部分地基于第二姿态相对于第一姿态的变化，计算水平面修正位置；以及基于船舶的三维数据以及水平面修正位置，计算船舶相对于水平面的高度。本申请还公开了一种动态船舶测高装置。根据本发明专利技术实施例，允许三维探测装置以变化的姿态(动态地)对船舶高度进行测量，显著提高了船舶测高的灵活性。

【技术实现步骤摘要】
动态船舶测高方法和装置
本专利技术涉及一种三维测量技术，具体而言，涉及一种基于激光三维扫描技术的动态船舶测高方法和装置。
技术介绍
船舶在通过船闸或桥梁时，为了避免因船身或载有的货柜过高而发生碰撞事故，需要对船舶的高度进行远距离遥感测量。为此，人们开发了不同的船舶测高技术。例如，基于图像处理的船舶高度测量技术利用摄像头对船舶进行拍摄，然后通过对拍摄得到的图像进行处理得到船舶高度。此外，还开发了基于激光雷达的船舶高度测量技术。例如中国专利CN109178234A公开了一种船舶干舷高度测量系统，该系统利用水位计以及安装在桥梁下方的激光雷达来对船高进行测量，以避免碰撞。这些现有的船舶高度测量技术主要针对的是例如船舶过桥、过闸时船舶高度的静态或准静态测量监控需求。相应地，现有船舶高度测量技术受到其装置的安装设计和测量原理的影响，工作距离受限，并且无法灵活移动，所以使用的灵活性不足。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种动态船舶测高方法和装置，其至少部分地克服了现有船舶高度测量技术中的不足。根据本专利技术的一个方面，提供了一种动态船舶测高方法，其包括：利用姿态探测装置获取激光三维扫描装置的第一姿态，并在该第一姿态下利用所述激光三维扫描装置探测水平面，获取水平面相对于激光三维扫描装置的三维位置，即水平面初始位置；利用所述姿态探测装置获取所述激光三维扫描装置的第二姿态，并在该第二姿态下利用所述激光三维扫描装置探测船舶，获取船舶的三维数据；至少部分地基于所述第二姿态相对于所述第一姿态的变化，计算水平面相对于处于第二姿态下的所述激光三维扫描装置的三维位置，即水平面修正位置；以及基于所述探测到的船舶的三维数据以及所述计算得到的水平面修正位置，计算船舶相对于水平面的高度。优选地，所述方法还可以包括：将所述激光三维扫描装置从第一位置移动到第二位置，其中，所述第一姿态为所述激光三维扫描装置在所述第一位置的姿态，所述第二姿态为所述激光扫描装置在所述第二位置的姿态。所述姿态探测装置可以通过天文导航、惯性导航、卫星导航、无线电导航技术中的一种或多种而获取所述第一姿态和第二姿态。优选地，所述姿态探测装置可以包括陀螺仪，所述陀螺仪相对于所述激光三维扫描装置具有固定位姿关系。优选地，所述方法还可以包括：在所述激光三维扫描装置处于所述第一姿态时，对所述陀螺仪进行校准或复位。优选地，所述方法还可以包括：动态地调整所述激光三维扫描装置的视场方向，使得在所述第二姿态下所述激光三维扫描装置的视野覆盖所述船舶以及船舶与水平面的交线。在一些实施方式中，所述激光三维扫描装置可以被安装在船只上；并且所述将所述激光三维扫描装置从第一位置移动到第二位置可以包括：由所述船只载置所述激光三维扫描装置，将其从所述第一位置移动到第二位置。这种情况下，所述姿态探测装置可以与所述激光三维扫描装置集成在一起。或者，所述激光三维扫描装置相对于所述船只被固定，所述姿态探测装置安装在船只上。优选地，所述第一位置为岸基位置，所述第二位置为所述激光三维扫描装置由船只载置所处的位置。优选地，所述方法中获取水平面初始位置可以包括：(a)利用所述激光三维扫描装置探测得到水平面的多个三维点，从所述多个三维点中随机选取部分点作为局内点，得到局内点集；(b)基于所述局内点集拟合得到一平面模型；(c)用所述平面模型测试所述多个三维点中除上述局内点以外的其它点，将在预定容差范围内适用于平面模型的点补充作为局内点，得到更新的局内点集；(d)如果更新的局内点集中的点数增加，则基于该更新的局内点集，重复步骤(b)至(d)，直至重复预定次数或者直至更新的局内点集中的点数没有增加；以及(e)将最后得到的平面模型作为所述水平面初始位置。根据本专利技术的另一个方面，提供了一种动态船舶测高装置，其包括：激光三维扫描装置，用于在第一姿态下探测水平面的三维数据以及在第二姿态下探测船舶的三维数据；和姿态探测装置，其用于探测所述激光三维扫描装置的所述第一姿态和所述第二姿态。在一些实现方式中，所述动态船舶测高装置还可以包括计算单元，该计算单元与所述激光三维扫描装置和姿态探测装置通信相连，并且构造为基于所述水平面的三维数据和所述第一姿态和第二姿态，计算水平面相对于处于第二姿态的所述激光三维扫描装置的三维位置，即水平面修正位置，以及基于所述水平面修正位置和所述船舶的三维数据，计算所述船舶相对于水平面的高度。作为替代或补充，所述动态船舶测高装置还可以包括通信单元，该通信单元与所述激光三维扫描装置和所述姿态探测装置通信相连，并且构造为用于将所述激光三维扫描装置和所述姿态探测装置所探测得到的数据的至少部分发送给外部的计算设备。优选地，所述姿态探测装置可以包括陀螺仪，所述陀螺仪相对于所述激光三维扫描装置具有固定位姿关系。在一些实现方式中，所述姿态探测装置可以为利用天文导航、惯性导航、卫星导航、无线电导航技术中的一种或多种而获取所述第一姿态和第二姿态的探测装置，并且构造为探测所述激光三维扫描装置的姿态变化。优选地，所述动态船舶测高装置还可以包括光电跟踪平台，所述激光三维扫描装置安装在该光电跟踪平台上，所述光电跟踪平台调整激光三维扫描装置的视场方向，使得激光三维扫描装置的视野范围覆盖待测量的船舶以及船舶与水平面的交线。在一些示例中，所述姿态探测装置可以与所述激光三维扫描装置集成为一体。在另一些示例中，所述姿态探测装置可以与所述光电跟踪平台集成为一体。根据本专利技术实施例，由于对激光三维扫描装置的姿态进行记录和追踪并基于姿态变化来修正水平面位置，所以允许激光三维扫描装置灵活地以不同的姿态来对水平面和对船舶分别进行探测。换句话说，本专利技术允许三维探测装置以变化的姿态(动态地)对船舶高度进行测量，显著提高了船舶测高的灵活性。附图说明通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1为根据本专利技术实施例的动态船舶测高方法的示意性流程图；图2为可应用于本专利技术实施例中的计算水平面初始位置的方法的一个示例的示意性流程图；图3为根据本专利技术实施例的动态船舶测高装置的一个示例的示意性框图；图4示意性地示出根据本专利技术实施例利用激光三维扫描装置在第一位置在第一姿态下探测水平面；图5示意性地示出根据本专利技术实施例利用激光三维扫描装置在第二位置在第二姿态下探测船舶；图6为根据本专利技术实施例的动态船舶测高装置的另一个示例的示意性框图；图7为可用于图6所示动态船舶测高装置的光电跟踪平台及其负载的示意图；以及图8为根据本专利技术实施例的动态船舶测高方法的一个示例的示意性流程图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关专利技术，而非对该专利技术的限定。为了便于描述，附图中仅示出了与专利技术相关的部分。...

【技术保护点】
1.一种动态船舶测高方法，其特征在于，包括：/n利用姿态探测装置获取激光三维扫描装置的第一姿态，并在该第一姿态下利用所述激光三维扫描装置探测水平面，获取水平面相对于激光三维扫描装置的三维位置，即水平面初始位置；/n利用所述姿态探测装置获取所述激光三维扫描装置的第二姿态，并在该第二姿态下利用所述激光三维扫描装置探测船舶，获取船舶的三维数据；/n至少部分地基于所述第二姿态相对于所述第一姿态的变化，计算水平面相对于处于第二姿态下的所述激光三维扫描装置的三维位置，即水平面修正位置；以及/n基于所述探测到的船舶的三维数据以及所述计算得到的水平面修正位置，计算船舶相对于水平面的高度。/n

【技术特征摘要】
1.一种动态船舶测高方法，其特征在于，包括：
利用姿态探测装置获取激光三维扫描装置的第一姿态，并在该第一姿态下利用所述激光三维扫描装置探测水平面，获取水平面相对于激光三维扫描装置的三维位置，即水平面初始位置；
利用所述姿态探测装置获取所述激光三维扫描装置的第二姿态，并在该第二姿态下利用所述激光三维扫描装置探测船舶，获取船舶的三维数据；
至少部分地基于所述第二姿态相对于所述第一姿态的变化，计算水平面相对于处于第二姿态下的所述激光三维扫描装置的三维位置，即水平面修正位置；以及
基于所述探测到的船舶的三维数据以及所述计算得到的水平面修正位置，计算船舶相对于水平面的高度。


2.如权利要求1所述的动态船舶测高方法，其中，所述方法还包括：将所述激光三维扫描装置从第一位置移动到第二位置，其中，所述第一姿态为所述激光三维扫描装置在所述第一位置的姿态，所述第二姿态为所述激光扫描装置在所述第二位置的姿态。


3.如权利要求1或2所述的动态船舶测高方法，其中，所述姿态探测装置通过天文导航、惯性导航、卫星导航、无线电导航技术中的一种或多种而获取所述第一姿态和第二姿态。


4.如权利要求1或2所述的动态船舶测高方法，其中，所述姿态探测装置包括陀螺仪，所述陀螺仪相对于所述激光三维扫描装置具有固定位姿关系。


5.如权利要求4所述的动态船舶测高方法，其中，所述方法还包括：在所述激光三维扫描装置处于所述第一姿态时，对所述陀螺仪进行校准或复位。


6.如权利要求1或2所述的动态船舶测高方法，其中，所述方法还包括：动态地调整所述激光三维扫描装置的视场方向，使得在所述第二姿态下所述激光三维扫描装置的视野覆盖所述船舶以及船舶与水平面的交线。


7.如权利要求2所述的动态船舶测高方法，其中，所述激光三维扫描装置被安装在船只上；并且
所述将所述激光三维扫描装置从第一位置移动到第二位置包括：由所述船只载置所述激光三维扫描装置，将其从所述第一位置移动到第二位置。


8.如权利要求7所述的动态船舶测高方法，其中，所述姿态探测装置与所述激光三维扫描装置集成在一起。


9.如权利要求7所述的动态船舶测高方法，其中，所述激光三维扫描装置相对于所述船只被固定，所述姿态探测装置安装在船只上。


10.如权利要求2所述的动态船舶测高方法，其中，所述第一位置为岸基位置，所述第二位置为所述激光三维扫描装置由船只载置所处的位置。


11.如权利要求1或2所述的动态船舶测高方法，其中，所述获取水平面初始位置...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜璐，李沛林，
申请(专利权)人：北京驭光科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11