CN103192960A - 一种船舶吃水深度检测的校准方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种船舶吃水深度检测的校准方法，包括以下步骤：在检测门的上下两面各安装一个传感器；利用面向水面的传感器检测传感器至水面的基准距离H；利用面向水底的传感器检测传感器至水底的基准距离Y；判断某个传感器至水底的距离与传感器至水底的基准距离Y偏差是否较大；进行吃水深度的校准计算。本发明中，检测门面向水面的传感器每次测量取数时，测量值都有可能测量到水面上波浪的上峰值、下峰值或中间值，采取多次测量，去掉最大和最小值，再取平均值的方法可以减小水面波动的影响。本发明通过数据补偿计算，克服了检测门晃动和水面波动对测距传感器测量精度带来的影响，达到了自校准的目的。

Description

一种船舶吃水深度检测的校准方法

技术领域

本发明涉及船舶吃水检测技术，特别是一种船舶吃水深度检测的校准方法。

背景技术

吃水检测系统用以测量内河航运船舶吃水，采用单波束传感器阵列进行测距。将传感器阵列安装在检测门并放于水下一定深度处，如图1所示。当检测门长期放置于水底可能由于重力作用产生一定的变形，另外水面也有可能会有一定幅度的波动，所以传感器的测量数据并不一定能反映船舶真实的吃水深度，即水面到船底的深度值，要对传感器进行校准。

发明内容

为解决现有技术存在的上述问题，本发明要设计一种可以对传感器测得的数据进行自校准的船舶吃水深度检测的校准方法。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种船舶吃水深度检测的校准方法，包括以下步骤：

A、在检测门的上面安装一个面向水面的传感器，在检测门的下面安装一个面向水底的传感器，面向水面的传感器和面向水底的传感器构成一组传感器；共安装M组；

B、利用面向水面的传感器进行水面距离的多次检测，去掉其中的最大值和最小值，并将其余的值取平均值，作为传感器至水面的基准距离H；设传感器探测到传感器至船底的距离为X，则船舶吃水深度为(H-X)；

C、利用面向水底的传感器进行水底距离的多次检测，去掉其中的最大值和最小值，并将其余的值取平均值，作为传感器至水底的基准距离Y；

D、若某次测量发现某个传感器至水底的距离与传感器至水底的基准距离Y偏差较大，则转步骤E，否则，转步骤F；

E、通过检测门上两端面向水底的传感器测得的传感器至水底的距离偏差计算出检测门的倾斜角度，再利用各个传感器在检测门上的位置，进行相应的数据补偿，算出校准后的吃水深度；

F、输出吃水深度值。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明中，检测门面向水面的传感器每次测量取数时，测量值都有可能测量到水面上波浪的上峰值、下峰值或中间值，采取多次测量，去掉最大和最小值，再取平均值的方法可以减小水面波动的影响。

2、本发明在检测门的上下两面都安装有传感器，上面的传感器测量传感器至水面的距离；下面的传感器测量传感器至水底的距离。通过前期多次测量得到两者的平均值作为基准，若某次测量过程中与该基准值偏差较大，则进行相应的数据补偿。这样就克服了检测门晃动和水面波动对测距传感器测量精度带来的影响，达到了自校准的目的。

附图说明

本发明共有附图2幅，其中：

图1为吃水深度检测系统的安装示意图。

图2为检测门进行误差补偿时刻的示意图。

图中：1、浮体，2、检测门，3、传感器，4、船舶。

具体实施方式

一种船舶吃水深度检测的校准方法，包括以下步骤：

A、在检测门2的上面安装一个面向水面的传感器3，在检测门2的下面安装一个面向水底的传感器3，面向水面的传感器3和面向水底的传感器3构成一组传感器3；共安装M组。

安装方式如图1所示，检测门2由两侧浮体1固定，检测门2为钢结构支架，传感器3排列于检测门2的上下两侧。设传感器3的深度为H，传感器3探测到传感器3至船底的距离为X，则船舶4吃水深度为(H-X)。

B、对于每一个面向水面的传感器3，利用传感器3进行水面距离的多次检测，去掉其中的最大值和最小值，并将其余的值取平均值，作为传感器3至水面的基准距离H。

设检测门2上共安装有M个传感器3，某次测量的数据为

[H₁,H₂,…,H_M]，

但是由于水波和检测门2变形的干扰，该数据是不准确的。为此，对于每一个传感器3的测量值H_i，对其进行N次测量，舍弃最大和最小值，通过公式

$H_i^{\′}=\frac{H_{i1}+H_{i2}+\·\·\·+H_{i(N-2)}}{N-2}---\left(1\right)$

求取平均值，得到新的值，作为传感器3至水面深度值，并组成新的数组

C、对于每一个面向水底的传感器3，利用传感器3进行水底距离的多次检测，去掉其中的最大值和最小值，并将其余的值取平均值，利用如下公式计算：

$Y=\frac{Y_{i1}+Y_{i2}+\·\·\·+Y_{i(N-2)}}{N-2}---\left(2\right)$

Y作为传感器3至水底的基准距离；

D、在测量过程中，对于某一次测量，测得的数据为

[Y₁,Y₂,…,Y_M]

若发现某个传感器3至水底的距离Y_i与传感器3至水底的基准距离Y偏差较大，则转步骤E，否则，转步骤F。

E、通过检测门2上两端面向水底的传感器3测得的传感器3至水底的距离偏差计算出检测门2的倾斜角度，再利用各个传感器3在检测门2上的位置，进行相应的数据补偿，算出校准后的吃水深度；

设传感器3间的距离为D。在某一测量的过程中，测量示意图如图2所示，若左右两端面向水底的的传感器3测得的传感器3距水底距离分别为Y₁和Y₂，通过水深L和传感器3距水底距离Y₁和Y₂分别计算出距离水面的距离为H₁和H₂，则倾斜的角度则为

$\mathrm{\θ}=\arctan \frac{|H_1-H|+|H_2-H|}{H}---\left(3\right)$

设在第i个测距传感器3处，那么对于某一点的倾斜程度，通过以下公式计算得出：

H'_j＝H_j+(j-i)*D*tanθ或者H'_j＝H_j-(j-i)*D*tanθ    (4)

根据上面的公式，得到新的传感器3至水面深度值

将上面修正得到的测量值作为传感器3的真实深度，在进行实际测量时

计算若发现本次测量的[Y₁,Y₂,…,Y_M]与[Y₁',Y₂',…,Y'_M]偏差较大，则需要对本次测量的[H₁,H₂,…,H_M]进行校正。若则 $[H_1+{\∂}_1,H_2+{\∂}_2,\·\·\·,H_M+{\∂}_2]$ 为准确的传感器3深度，可以用于后续的吃水深度检测。

F、输出吃水深度值。

Claims (1)

1.一种船舶吃水深度检测的校准方法，其特征在于：包括以下步骤：

A、在检测门（2）的上面安装一个面向水面的传感器（3），在检测门（2）的下面安装一个面向水底的传感器（3），面向水面的传感器（3）和面向水底的传感器（3）构成一组传感器；共安装M组；

B、利用面向水面的传感器（3）进行水面距离的多次检测，去掉其中的最大值和最小值，并将其余的值取平均值，作为传感器（3）至水面的基准距离H；设传感器（3）探测到传感器（3）至船底的距离为X，则船舶（4）吃水深度为(H-X)；

C、利用面向水底的传感器（3）进行水底距离的多次检测，去掉其中的最大值和最小值，并将其余的值取平均值，作为传感器（3）至水底的基准距离Y；

D、若某次测量发现某个传感器（3）至水底的距离与传感器（3）至水底的基准距离Y偏差较大，则转步骤E，否则，转步骤F；

E、通过检测门（2）上两端面向水底的传感器（3）测得的传感器（3）至水底的距离偏差计算出检测门（2）的倾斜角度，再利用各个传感器（3）在检测门（2）上的位置，进行相应的数据补偿，算出校准后的吃水深度；

F、输出吃水深度值。

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