一种基于激光雷达的船舶靠泊检测系统和方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106199625A(43)申请公布日2016.12.07(21)申请号201610523070.4(22)申请日2016.07.05(71)申请人上海交通大学地址200240上海市闵行区东川路800号(72)发明人杨明袁伟王冰王春香(74)专利代理机构上海汉声知识产权代理有限公司31236代理人徐红银郭国中(51)Int.Cl.G01S17/88(2006.01)G01S17/08(2006.01)G01B11/24(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图2页(54)发明名称一种基于激光雷达的船舶靠泊检测系统和方法(57)摘要本发明提供了一种基于激光雷达的船舶靠泊检测系统和方法，包括点云数据采集子系统和数据处理子系统，点云数据采集子系统包括三维点云数据采集模块，三维点云数据采集模块为多线激光雷达，多线激光雷达实现码头点云数据的采集功能；数据处理子系统包括数据处理模块、数据存储模块和数据传输模块，数据处理子系统由工控机或者嵌入式设备来实现数据处理、数据存储和数据传输功能。本发明通过点云数据采集子系统采集码头数据，经过数据处理子系统处理，通过有线或者无线的方式将三维点云信息、码头的轮廓信息、船舶到码头的距离和角度以及计算得出的预警信息传输给外界客户，辅助船舶进行靠泊，或传输到显示终端辅助舰载操作员进行安全作业。CN106199625ACN106199625A权利要求书1/2页1.一种基于激光雷达的船舶靠泊检测系统，其特征在于，所述系统包括：点云数据采集子系统和数据处理子系统，所述点云数据采集子系统与所述数据处理子系统之间采用有线或无线的连接方式；所述的点云数据采集子系统包括三维点云数据采集模块，所述三维点云数据采集模块实时采集多线激光雷达的原始数据，并将采集到的多线激光雷达的原始数据发送到数据处理子系统；所述的数据处理子系统包括数据处理模块、数据存储模块和数据传输模块，其中：所述数据处理模块实时对三维点云数据采集模块输出的多线激光雷达原始数据进行处理，获取实时的三维点云数据、码头轮廓、船舶到码头的距离和角度以及预警信息，并将三维点云数据、码头轮廓、船舶到码头之间的距离和角度、预警信息分别传输给数据传输模块和数据存储模块；所述数据存储模块实时保存数据处理模块传输的三维点云数据、码头轮廓、船舶到码头的距离和角度以及预警信息；所述数据传输模块将数据处理模块传输的三维点云数据、码头轮廓、船舶到码头的距离和角度以及预警信息传输给外界客户，从而辅助船舶进行靠泊，或传输到显示终端辅助舰载操作员进行安全作业。2.根据权利要求1所述的一种基于激光雷达的船舶靠泊检测系统，其特征在于，所述的三维点云数据采集模块包括至少一台多线激光雷达，所述多线激光雷达用于实时采集激光点的距离信息。3.根据权利要求2所述的一种基于激光雷达的船舶靠泊检测系统，其特征在于，所述的多线激光雷达以一定频率和相位发出和接收激光束，通过发射和接收到激光束的时间差计算出激光束探测到的点离多线激光雷达的距离值。4.根据权利要求1-3任一项所述的一种基于激光雷达的船舶靠泊检测系统，其特征在于，所述的数据处理模块实时对三维点云数据采集模块输出的多线激光雷达原始数据进行处理，将多线激光雷达原始数据转化为三维点云数据，在三维点云数据中提取出码头轮廓，并计算出船舶到码头之间的距离和角度。5.根据权利要求4所述的一种基于激光雷达的船舶靠泊检测系统，其特征在于,所述的数据处理模块对码头轮廓、船舶到码头之间的距离和角度进行分析，推导出船舶在靠泊时的预警信息。6.根据权利要求5所述的一种基于激光雷达的船舶靠泊检测系统，其特征在于，所述的预警信息多级推导规则如下：当船舶与码头的距离小于L3米时，发出三级预警；当船舶与码头的距离小于L2米时，发出二级预警；当船舶与码头的距离小于L1米时，发出一级预警；其中：L1<L2<L3。7.一种采用权利要求1-6任一项所述的基于激光雷达的船舶靠泊检测系统的检测方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：步骤1：三维点云数据采集模块实时采集多线激光雷达的原始数据；步骤2：三维点云数据采集模块通过有线或者无线的传输方式将步骤1中采集到的多线激光雷达的原始数据发送到数据处理模块；步骤3：数据处理模块实时地将步骤2三维点云数据采集模块传输的多线激光雷达的原2CN106199625A权利要求书2/2页始数据转化为三维点云数据，通过三维点云数据提取出码头轮廓，同时计算船舶到码头的距离和角度，并分析得出预警信息；并将三维点云数据、码头轮廓、船舶到码头之间的距离和角度、预警信息通过有线或者无线的方式分别传输给数据传输模块和数据存储模块；步骤4：数据存储模块实时保存步骤3数据处理模块传输的三维点云数据、码头