一种基于三维激光点云数据的船舶靠泊监测装置的制作方法

本实用新型涉及海上交通监测技术领域，尤其涉及一种基于三维激光点云数据的船舶靠泊监测装置。

背景技术：

随着世界海运市场的快速发展，为提高效率、降低运输费用，海运船舶向大型化发展，原油、矿石等散货运输船舶15万吨级已经是目前的主流船型，20万乃至30万吨的船型也已直航我国大陆港口，随着船舶的大型化因靠泊速度超过码头的设计数值或角度过大、复杂的环境因素等原因造成码头和码头装卸设备损坏的事故时有发生，安全靠泊成为引航员、船长和港口管理部门迫切关心的问题，所以在大型码头上安装监测船舶靠泊的配备设备来辅助船舶安全靠泊十分必要。

现有的船舶靠泊监测方法常使用声呐、雷达、声波以及点式激光，但是这些监测方法都有着先天的不足。声呐监测方法由于声波信号收到船舶运动引起的水面波或水底反射波的影响，监测精度会受到影响。雷达靠泊技术由于易受雨、雪等天气因素影响，其精度和作用距离会受到限制，无法达到实际的应用效果。现有技术中的关于基于三维激光点云数据的船舶靠泊监测装置由于其数据量大，往往采用计算机作为数据处理装置，缺乏小型的数据预处理单元，并且在采用计算机作为处理装置时，处理数据的周期长，精度低。

技术实现要素：

本实用新型公开了一种基于三维激光点云数据的船舶靠泊监测装置，包括在泊位岸基扫描靠泊船的三维激光点云数据、同时测量自身在泊位岸基中的位置信息的三维激光扫描仪，所述三维激光扫描仪将采集到的数据信息传送至数据处理装置，该装置还包括无线通信模块和上位计算机，所述无线通信模块接收数据处理装置传送的三维激光点云数据并与上位计算机进行数据通信。

所述三维激光扫描仪包括聚光透镜、感光元件和旋转机构，所述聚光透镜安装在感光元件上，所述感光元件安装在旋转机构上。

所述数据处理装置采用STM32F103VBT6处理器和AT45DB041D存储器，所述AT45DB041D存储器的输入端SI与STM32F103VBT6处理器的数据发送端TXD0相连接，所述AT45DB041D存储器的输出端SO与STM32F103VBT6处理器的数据接收端RXD0相连接。

由于采用了上述技术方案，本实用新型提供的一种基于三维激光点云数据的船舶靠泊监测装置，采用小型化的预处理单元，将冗余信息进行快速剔除，加快了数据处理的速度。三维点云数据具有更加全面的信息，能够提高船舶靠泊信息的精度，并且装置属于主动式激发与接收设备，不受外界自然环境、天气等因素的影响，具有较强的普适性。由于其结构简单，不仅便于生产，而且成本非常低廉适于广泛推广。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型装置的结构示意图；

图2为本实用新型三维激光扫描仪的结构示意图；

图3为本实用新型的电路原理图。

具体实施方式

为使本实用新型的技术方案和优点更加清楚，下面结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚完整的描述：

如图1-图3所示的一种基于三维激光点云数据的船舶靠泊监测装置，包括三维激光扫描仪1、数据处理装置2、无线通信模块3和上位计算机4。所述三维激光扫描仪1将采集到的数据信息传送至数据处理装置2，该装置还包括无线通信模块3和上位计算机4，所述无线通信模块3接收数据处理装置2传送的三维激光点云数据并与上位计算机1进行数据通信。

三维激光扫描仪1在泊位岸基扫描靠泊船的三维激光点云数据，同时测量该装置自身在泊位岸基中的位置信息，将采集到的信息传送至数据处理装置2。数据处理装置2接收三维激光扫描仪1传送的数据信息对其进行数据格式转换，将数据信息从三维激光扫描仪1中的坐标信息转换为泊位岸基坐标信息、去除点云数据中的噪声点将处理后的信息传送至无线通信模块3。所述数据处理装置2将三维激光点云数据进行切片处理、选择Z取值范围截取原点云数据，将截取的三维点云数据转换为二维灰度图像，根据设定的阈值滤除二维灰度图像中反射率异常的物标对应的像素点从而得到二维船舷数据，将该数据与上位计算机4中数据进行匹配，匹配成功后根据此二维船舷数据计算船舶首向和船舷距离，同时根据匹配结果自动添加到上位计算机4中。当得到的二维船舷数据归一化处理后与上位计算机4中数据不匹配时，则重新选择Z取值范围对图形进行切片处理，如果上位计算机4中没有该种船舶的信息，则添加该条船舷特征信息到上位计算机4内，计算船首向以及船舷距离。

进一步的，如图2所示，所述三维激光扫描仪1包括聚光透镜11、感光元件12和旋转机构13，所述聚光透镜11安装在感光元件12上，所述感光元件12安装在旋转机构13上。聚光透镜11将视场区域影像传输给感光元件12，感光元件12将影像数据进行数字化，传输给数据处理装置2，旋转机构13采用步进电机驱动，实现360度可调节转动，满足大范围数据的采集。

进一步的，如图3所示：所述数据处理装置采用STM32F103VBT6处理器和AT45DB041D存储器，所述AT45DB041D存储器的输入端SI与STM32F103VBT6处理器的数据发送端TXD0相连接，所述AT45DB041D存储器的输出端SO与STM32F103VBT6处理器的数据接收端RXD0相连接。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。