基于激光傳感器的在航船舶流量檢測技術研究.pdf

1、隨著水上交通運輸事業(yè)的發(fā)展，提高船舶航行安全越來越受到專家和學者的重視。要解決內河水上交通安全問題，必須加強船舶的監(jiān)管力度，特別是船舶流量的檢測，而目前行駛于內河航道上的船型十分復雜，大小不一，大部分船只并未配備雷達應答器、AIS等設備。雷達、AIS這樣的常用船舶統(tǒng)計方式都無法發(fā)揮應有的功能。閉路電視、紅外等視覺監(jiān)控模式雖然可以在關鍵航段做出補充，但是基于視覺的監(jiān)控模式，往往需要人工的不問斷參與，并容易受到天氣、光照的影響，且無法獲得船

2、只的幾何尺寸信息等。
　　 本研究針對上述情況，提出一種基于激光測距的船舶檢測方法，即利用激光測距頭的高速旋轉，實現(xiàn)對橋區(qū)航道不問斷的二維掃描，以期獲得船舶流量。激光測距具有速度快、實時性強、成本低、獲取數(shù)據(jù)精度高、不受天氣光照影響、可全天候工作，并能適應多變的自然環(huán)境，如大霧、黑夜等，很好的滿足系統(tǒng)的工作需求。對基于激光傳感器的在航船舶流量檢測系統(tǒng)進行了系統(tǒng)組成分析，該系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)、輔助子系統(tǒng)組成，并對

3、各個子系統(tǒng)的需求分析、組成以及要實現(xiàn)的功能作了介紹，特別對ROD4plus型激光傳感器的接口、協(xié)議、數(shù)據(jù)格式等作了說明。根據(jù)激光傳感器采集到的數(shù)據(jù)特點，闡述了針對該數(shù)據(jù)的處理算法，該算法具體分為四步:數(shù)據(jù)簡化、特征數(shù)據(jù)模糊C-均值聚類應用、坐標系轉化、輪廓線恢復。在航船舶流量檢測系統(tǒng)軟件的構建是系統(tǒng)的最重要組成部分。對軟件的界面、模塊、功能進行了設計。從框架上說，軟件分為串口通信模塊、接收回顯模塊、數(shù)據(jù)圖形化顯示模塊、圖形識別判斷模塊。

4、通過這些模塊實現(xiàn)串口通信任務、圖形化實時顯示、水面識別、船舶流量統(tǒng)計等任務。系統(tǒng)構建完成之后，進行了多次實驗，采集了實驗數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)處理算法進行了驗證。選取長江一橋作為實驗地點，系統(tǒng)能準確無誤的判別了船只的通過，驗證了該方法可以作為一種可靠的船舶流量檢測手段。區(qū)別于CCTV和紅外測量手段，該測量手段返回的數(shù)據(jù)，本身就是數(shù)字化尺寸信息。對這些數(shù)字信息進行后期處理，去掉信息冗余與干擾，經過模糊聚類算法、直線擬合算法的處理，成為一種更為有效