CN108627847B - 一种将微脉冲激光雷达快速对准船舶烟囱的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及船舶污染物检测技术领域，特别是涉及一种将微脉冲激光雷达快速定位船舶烟囱的方法。包括以下步骤：步骤一、确定云台水平转角，步骤二，确定云台垂直转角，步骤三、通过将AIS数据，GPS数据，潮高数据及海域最低潮高传入控制主机中，并在控制主机中先计算出水平转角，再计算出垂直转角，根据控制主机计算出的角度，步进电机通过调控控制云台，使微脉冲激光雷达对准烟囱。通过本方法可以快速精准的将微波脉冲激光雷达对准船舶的烟囱。

Description

一种将微脉冲激光雷达快速对准船舶烟囱的方法
技术领域
本发明涉及船舶污染物检测技术领域，特别是涉及一种将微脉冲激光雷达快速定位船舶烟囱的方法。
背景技术
我国是“世界工厂”，也是全球第二大能源进口国，因此航运需求量大，停靠我国港口的散货船、集装箱船和油船等运输船舶的数量大，从而导致船舶大气污染物排放总量也非常大。据测算，2016年全国船舶二氧化硫排放量约占全国排放总量的8.4％，氮氧化物排放量占11.3％，表明船舶污染已成为我国许多港口城市和内河区域大气质量的主要污染源。
目前，国内对于船舶大气污染物的检测手段主要有微脉冲激光雷达、紫外差分(主动式、被动式)、嗅探器(或微型空气站)、便携式多气体检测仪等装备。基于微脉冲激光雷达进行船舶大气污染物检测具有操作简单，射程远，覆盖的检测范围广等优点。但如何通过云台实现激光雷达快速对准船只烟囱，这一问题目前仍在讨论。现阶段，虽可利用AIS技术实现快速定位船只，但这完全不足以保证微脉冲激光雷达能够快速对准船只烟囱。
发明内容
本发明为了有效的解决上述背景技术中的问题，提出了一种将微脉冲激光雷达快速定位船舶烟囱的方法，具体技术方案如下：
一种将微脉冲激光雷达快速定位船舶烟囱的方法，包括以下步骤：步骤一、确定云台水平转角：用GPS定位器测出O点坐标(x0，y0，z0)，将小型GPS定位器安置于微脉冲激光雷达出光口，实时检测出A点坐标(x1，y1，z1)，根据AIS数据实时得出船舶位置(x2，y2)，由于船舶与微脉冲激光雷达间的水平的距离远远大于船舶长度与宽度，因此，在水平面上，船舶看成一个质点，因此B点水平坐标认为(x2，y2)，其中，O点表示云台与微脉冲激光雷达的交汇点；A点表示微脉冲激光雷达的发射口；B点表示烟囱出烟口；
将ΔAOB投影到同一水平面可得三角形ΔA1O1B1，由解三角形知识可知
步骤二，确定云台垂直转角：转动过水平转角∠A1O1B1，后可认为ΔAOB在同一竖直面内，由于海域内的最低潮高为固定值，因此以最低潮高面为垂直高程基准面，O点与最低潮高面的垂直距离为z0’＝z0-z最低潮高，A点与最低超高面的垂直距离为z1’＝z1-z最低潮高，B点与最低潮高面的距离为z2’＝实际潮高+烟囱高-船吃水，所述烟囱高为烟囱相对于船底的高程，
其中潮高数据由潮位观测站实时提供，烟囱高和穿吃水由AIS数据提供
垂直转角
步骤三、通过将AIS数据，GPS数据，潮高数据及海域最低潮高传入控制主机中，并在控制主机中先计算出水平转角，再计算出垂直转角，根据控制主机计算出的角度，步进电机通过控制云台，使微脉冲激光雷达对准烟囱。本发明的有益效果是：解决如何将岸端的微脉冲激光雷达快速定位船舶烟囱的技术难题，进而实现利用微脉冲激光雷达监测船舶的气体污染物的排放情况。
附图说明
图1为本发明的示意简图；
图2为本发明中云台水平转角的示意图；
图3为本发明中云台垂直转角的示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明；
一种将微脉冲激光雷达快速定位船舶烟囱的方法，包括以下步骤：如图1和图2所示，步骤一、确定云台水平转角：用GPS定位器测出O点坐标(x0，y0，z0)，将小型GPS定位器安置于微脉冲激光雷达出光口，实时检测出A点坐标(x1，y1，z1)，根据AIS数据实时得出船舶位置(x2，y2)，由于船舶与微脉冲激光雷达间的水平的距离远远大于船舶长度与宽度，因此，在水平面上，船舶看成一个质点，因此B点水平坐标可认为(x2，y2)，其中，O点表示云台与微脉冲激光雷达的交汇点；A点表示微脉冲激光雷达的发射口；B点表示烟囱出烟口；
将ΔAOB投影到同一水平面可得三角形ΔA1O1B1，由解三角形知识可知
即水平转角
如图3所示，步骤二，确定云台垂直转角：转动过水平转角∠A1O1B1，后可认为ΔAOB在同一竖直面内，由于海域内的最低潮高为固定值，因此以最低潮高面为垂直高程基准面，O点与最低潮高面的垂直距离为z0’＝z0-z最低潮高，A点与最低超高面的垂直距离为z1’＝z1-z最低潮高，B点与最低潮高面的距离为z2’＝实际潮高+烟囱高(烟囱相对于船底的高程)-船吃水
其中潮高数据由潮位观测站实时提供，烟囱高和穿吃水由AIS数据提供
垂直转角
步骤三、通过将AIS数据，GPS数据，潮高数据及海域最低潮高值传入控制主机中，并在控制主机中先计算出水平转角，再计算出垂直转角，根据控制主机计算出的角度，步进电机通过控制云台，使微脉冲激光雷达对准烟囱。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种将微脉冲激光雷达快速定位船舶烟囱的方法，包括以下步骤：步骤一、确定云台水平转角：用GPS定位器测出O点坐标(x0，y0，z0)，将小型GPS定位器安置于微脉冲激光雷达出光口，实时检测出A点坐标(x1，y1，z1)，根据AIS数据实时得出船舶位置(x2，y2)，由于船舶与微脉冲激光雷达间的水平的距离远远大于船舶长度与宽度，因此，在水平面上，船舶看成一个质点，因此B点水平坐标认为(x2，y2)，其中，O点表示云台与微脉冲激光雷达的交汇点；A点表示微脉冲激光雷达的发射口；B点表示烟囱出烟口；
将ΔAOB投影到同一水平面可得三角形ΔA1O1B1，由解三角形知识可知
即水平转角
步骤二，确定云台垂直转角：转动过水平转角∠A1O1B1，后可认为ΔAOB在同一竖直面内，由于海域内的最低潮高为固定值，因此以最低潮高面为垂直高程基准面，O点与最低潮高面的垂直距离为z0’＝z0-z最低潮高，A点与最低超高面的垂直距离为z1’＝z1-z最低潮高，B点与最低潮高面的距离为z2’＝实际潮高+烟囱高-船吃水，所述烟囱高为烟囱相对于船底的高程，
其中潮高数据由潮位观测站实时提供，烟囱高和穿吃水由AIS数据提供垂直转角
步骤三、通过将AIS数据，GPS数据，潮高数据及海域最低潮高传入控制主机中，并在控制主机中先计算出水平转角，再计算出垂直转角，根据控制主机计算出的角度，步进电机通过控制云台，使微脉冲激光雷达对准烟囱。
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