CN111856492B - 动态船舶测高方法和装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种动态船舶测高方法，其包括：获取激光三维扫描装置的第一姿态，并在该第一姿态下探测并获取水平面相对于激光三维扫描装置的初始位置；获取激光三维扫描装置的第二姿态，并在该第二姿态下探测船舶，获取船舶的三维数据；至少部分地基于第二姿态相对于第一姿态的变化，计算水平面修正位置；以及基于船舶的三维数据以及水平面修正位置，计算船舶相对于水平面的高度。本申请还公开了一种动态船舶测高装置。根据本发明实施例，允许三维探测装置以变化的姿态(动态地)对船舶高度进行测量，显著提高了船舶测高的灵活性。

Description

动态船舶测高方法和装置

技术领域

本发明涉及一种三维测量技术，具体而言，涉及一种基于激光三维扫描技术的动态船舶测高方法和装置。

背景技术

船舶在通过船闸或桥梁时，为了避免因船身或载有的货柜过高而发生碰撞事故，需要对船舶的高度进行远距离遥感测量。为此，人们开发了不同的船舶测高技术。例如，基于图像处理的船舶高度测量技术利用摄像头对船舶进行拍摄，然后通过对拍摄得到的图像进行处理得到船舶高度。此外，还开发了基于激光雷达的船舶高度测量技术。例如中国专利CN109178234A公开了一种船舶干舷高度测量系统，该系统利用水位计以及安装在桥梁下方的激光雷达来对船高进行测量，以避免碰撞。

这些现有的船舶高度测量技术主要针对的是例如船舶过桥、过闸时船舶高度的静态或准静态测量监控需求。相应地，现有船舶高度测量技术受到其装置的安装设计和测量原理的影响，工作距离受限，并且无法灵活移动，所以使用的灵活性不足。

发明内容

本发明的目的是提供一种动态船舶测高方法和装置，其至少部分地克服了现有船舶高度测量技术中的不足。

根据本发明的一个方面，提供了一种动态船舶测高方法，其包括：

利用姿态探测装置获取激光三维扫描装置的第一姿态，并在该第一姿态下利用所述激光三维扫描装置探测水平面，获取水平面相对于激光三维扫描装置的三维位置，即水平面初始位置；

利用所述姿态探测装置获取所述激光三维扫描装置的第二姿态，并在该第二姿态下利用所述激光三维扫描装置探测船舶，获取船舶的三维数据；

至少部分地基于所述第二姿态相对于所述第一姿态的变化，计算水平面相对于处于第二姿态下的所述激光三维扫描装置的三维位置，即水平面修正位置；以及

基于所述探测到的船舶的三维数据以及所述计算得到的水平面修正位置，计算船舶相对于水平面的高度。

优选地，所述方法还可以包括：将所述激光三维扫描装置从第一位置移动到第二位置，其中，所述第一姿态为所述激光三维扫描装置在所述第一位置的姿态，所述第二姿态为所述激光扫描装置在所述第二位置的姿态。

所述姿态探测装置可以通过天文导航、惯性导航、卫星导航、无线电导航技术中的一种或多种而获取所述第一姿态和第二姿态。

优选地，所述姿态探测装置可以包括陀螺仪，所述陀螺仪相对于所述激光三维扫描装置具有固定位姿关系。

优选地，所述方法还可以包括：在所述激光三维扫描装置处于所述第一姿态时，对所述陀螺仪进行校准或复位。

优选地，所述方法还可以包括：动态地调整所述激光三维扫描装置的视场方向，使得在所述第二姿态下所述激光三维扫描装置的视野覆盖所述船舶以及船舶与水平面的交线。

在一些实施方式中，所述激光三维扫描装置可以被安装在船只上；并且所述将所述激光三维扫描装置从第一位置移动到第二位置可以包括：由所述船只载置所述激光三维扫描装置，将其从所述第一位置移动到第二位置。这种情况下，所述姿态探测装置可以与所述激光三维扫描装置集成在一起。或者，所述激光三维扫描装置相对于所述船只被固定，所述姿态探测装置安装在船只上。

优选地，所述第一位置为岸基位置，所述第二位置为所述激光三维扫描装置由船只载置所处的位置。

优选地，所述方法中获取水平面初始位置可以包括：

(a)利用所述激光三维扫描装置探测得到水平面的多个三维点，从所述多个三维点中随机选取部分点作为局内点，得到局内点集；

(b)基于所述局内点集拟合得到一平面模型；

(c)用所述平面模型测试所述多个三维点中除上述局内点以外的其它点，将在预定容差范围内适用于平面模型的点补充作为局内点，得到更新的局内点集；

(d)如果更新的局内点集中的点数增加，则基于该更新的局内点集，重复步骤(b)至(d)，直至重复预定次数或者直至更新的局内点集中的点数没有增加；以及

(e)将最后得到的平面模型作为所述水平面初始位置。

根据本发明的另一个方面，提供了一种动态船舶测高装置，其包括：激光三维扫描装置，用于在第一姿态下探测水平面的三维数据以及在第二姿态下探测船舶的三维数据；和姿态探测装置，其用于探测所述激光三维扫描装置的所述第一姿态和所述第二姿态。

在一些实现方式中，所述动态船舶测高装置还可以包括计算单元，该计算单元与所述激光三维扫描装置和姿态探测装置通信相连，并且构造为基于所述水平面的三维数据和所述第一姿态和第二姿态，计算水平面相对于处于第二姿态的所述激光三维扫描装置的三维位置，即水平面修正位置，以及基于所述水平面修正位置和所述船舶的三维数据，计算所述船舶相对于水平面的高度。

作为替代或补充，所述动态船舶测高装置还可以包括通信单元，该通信单元与所述激光三维扫描装置和所述姿态探测装置通信相连，并且构造为用于将所述激光三维扫描装置和所述姿态探测装置所探测得到的数据的至少部分发送给外部的计算设备。

优选地，所述姿态探测装置可以包括陀螺仪，所述陀螺仪相对于所述激光三维扫描装置具有固定位姿关系。

在一些实现方式中，所述姿态探测装置可以为利用天文导航、惯性导航、卫星导航、无线电导航技术中的一种或多种而获取所述第一姿态和第二姿态的探测装置，并且构造为探测所述激光三维扫描装置的姿态变化。

优选地，所述动态船舶测高装置还可以包括光电跟踪平台，所述激光三维扫描装置安装在该光电跟踪平台上，所述光电跟踪平台调整激光三维扫描装置的视场方向，使得激光三维扫描装置的视野范围覆盖待测量的船舶以及船舶与水平面的交线。在一些示例中，所述姿态探测装置可以与所述激光三维扫描装置集成为一体。在另一些示例中，所述姿态探测装置可以与所述光电跟踪平台集成为一体。

根据本发明实施例，由于对激光三维扫描装置的姿态进行记录和追踪并基于姿态变化来修正水平面位置，所以允许激光三维扫描装置灵活地以不同的姿态来对水平面和对船舶分别进行探测。换句话说，本发明允许三维探测装置以变化的姿态(动态地)对船舶高度进行测量，显著提高了船舶测高的灵活性。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为根据本发明实施例的动态船舶测高方法的示意性流程图；

图2为可应用于本发明实施例中的计算水平面初始位置的方法的一个示例的示意性流程图；

图3为根据本发明实施例的动态船舶测高装置的一个示例的示意性框图；

图4示意性地示出根据本发明实施例利用激光三维扫描装置在第一位置在第一姿态下探测水平面；

图5示意性地示出根据本发明实施例利用激光三维扫描装置在第二位置在第二姿态下探测船舶；

图6为根据本发明实施例的动态船舶测高装置的另一个示例的示意性框图；

图7为可用于图6所示动态船舶测高装置的光电跟踪平台及其负载的示意图；以及

图8为根据本发明实施例的动态船舶测高方法的一个示例的示意性流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

本发明的发明人发现，三维探测装置在确定水平面位置和探测船舶时需要保持相同姿态是造成现有的船舶高度测量技术灵活性不足的重要原因。在现有的船舶高度测量技术中，三维探测装置(例如激光三维扫描装置)在确定水平面位置和探测船舶高度的时候是要保持相同姿态的。这例如通过将三维探测装置安装成保持固定的位姿来实现，或者通过基本上在同一时刻对水面和船舶进行三维探测(三维探测装置在一个时刻只能具有一个姿态)来实现。然而，对于前一种实现方式，三维探测装置的安装位姿固定，极大地限制了其使用地点和使用方式的灵活性；对于后一种实现方式，要求对水面的探测和对船舶的探测是高度同步的，这对于装置的精度和计算能力提出了很高的要求，而且在三维探测装置处于一直变化姿态的情况下，即使微小的不同步也会引入较大的测量误差。

与此同时，本发明的发明人发现，实际上船舶高度测量的需求不仅存在于船舶过桥、过闸这些相对固定的地点处；在船舶行驶于远离桥梁、港口的水域时，如果能够在例如巡逻舰巡航中测量过往船只高度，将会很大程度地提高水运管理的灵活性。

鉴于上述发现，发明人提出了一种动态船舶测高方法。

图1为根据本发明实施例的动态船舶测高方法100的示意性流程图。如图1所示，动态船舶测高方法100包括以下处理：

S110:获取激光三维扫描装置的第一姿态，并在该第一姿态下利用激光三维扫描装置探测水平面，获取水平面相对于激光三维扫描装置的三维位置，即水平面初始位置；

S120:获取激光三维扫描装置的第二姿态，并在该第二姿态下利用激光三维扫描装置探测船舶，获取船舶的三维数据；

S130:至少部分地基于第二姿态相对于第一姿态的变化，计算水平面相对于处于第二姿态下的激光三维扫描装置的三维位置，即水平面修正位置；以及

S140:基于探测到的船舶的三维数据以及计算得到的水平面修正位置，计算船舶相对于水平面的高度。

处理S110和S120中获取激光三维扫描装置的第一姿态和第二姿态可以通过姿态探测装置来实现。激光三维扫描装置和姿态探测装置将在下文中结合图3介绍，在此不做赘述。

在处理S110中，在利用激光三维扫描装置探测到水平面的三维数据(三维点)之后，可以通过不同的三维建模方法来获取水平面初始位置。例如可以基于这些点通过RANSAC算法(随机抽样一致算法)拟合出一平面，作为水平面初始位置。

为了便于理解，图2示例性而非限制性地示出了可应用于本发明实施例中的获取水平面初始位置的方法的一个示例，水平面初始位置获取方法200。

如图2所示，水平面初始位置获取方法200可以包括：

S210:利用激光三维扫描装置探测得到水平面的多个三维点，从所述多个三维点中随机选取部分点作为局内点，得到局内点集；

S220:基于所述局内点集拟合得到一平面模型；

S230:用所述平面模型测试所述多个三维点中除上述局内点以外的其它点，将在预定容差范围内适用于平面模型的点补充作为局内点，得到更新的局内点集；

S240:判断更新的局内点集中的点数是否增加，如果增加则进入处理S250，如果没有增加则进入处理S260；

S250：判断是否已经重复处理S220和S230预定次数，如果是则进入处理S260，如果否则返回处理S220；以及

S260：将最后得到的平面模型作为水平面初始位置。

应该理解的是，上述处理S240和处理S250中所执行的两项判断的先后顺序是可以调换的；无论前后顺序如何，处理S240和处理S250在一起是要实现以下处理：如果更新的局内点集中的点数增加，则基于该更新的局内点集，重复处理S220至S240，直至重复预定次数或者直至更新的局内点集中的点数没有增加。

以上参照图2介绍的是可应用于图1所示根据本发明实施例的动态船舶测高方法100中处理S110中的获取水平面初始位置的方法的一个示例。接下来返回继续介绍方法100中的其它处理。

在处理S120中，激光三维扫描装置在探测船舶时的第二姿态可以是不同于第一姿态的姿态，而且就本发明所意图适用的应用场合下，第二姿态通常是不同于第一姿态。由此，通过在处理S110和S120中获取第一姿态和第二姿态，在处理S130中才得以基于第一姿态和第二姿态的变化，将水平面相对于第一姿态下的激光三维扫描装置的水平面初始位置修正为水平面相对于第二姿态下的激光三维扫描装置的水平面修正位置，并作为计算船舶高度的基准。基于姿态变化而修正水平面位置的计算可以通过例如坐标变换的旋转矩阵来实现，这是本领域技术人员所熟知，在此不再赘述。

在处理S130中，在修正水平面相对于第二姿态下的激光三维扫描装置的三维位置时，还可以考虑其它影响因素，例如激光三维扫描装置相对于水平面的距离的变化。这可以例如通过惯性导航装置中的加速度计配合陀螺仪一起测量得到。然而，应该理解，本发明在此方面不受限制。

尽管图1中以及上述描述中，将处理S110描述为在处理S120之前进行，但是本领域技术人员可以理解，处理S110也可以在处理120之后进行。相比较而言，处理S110在处理S120之前进行更加有利于在对船舶进行三维探测之后更加迅速地计算得到船舶的高度。下文中将以处理S110在先的情况为例进行介绍，但是本发明并不限于此。

在处理S140中，此时水平面相对于第二姿态下的激光三维扫描装置的三维位置(水平面修正位置)已知(通过处理S130得到)，并且待测船舶相对于同一姿态(第二姿态)下的激光三维扫描装置的三维点云(三维数据)已知(通过处理S120得到)，基于此两者可以计算船舶相对于水平面的高度。这种计算通过三维测量技术领域中的常用计算方法即可以实现，在此也不再赘述。

根据本发明实施例，由于对激光三维扫描装置的姿态进行记录和追踪并基于姿态变化来修正水平面位置，所以允许激光三维扫描装置灵活地以不同的姿态来对水平面和对船舶分别进行探测。换句话说，本发明允许以变化的姿态(动态地)对船舶高度进行测量。因此，根据本发明的技术方案，可以将船舶测高装置安装在执法船上，在水面上动态地跟踪测量过往船舶的高度。

激光三维扫描装置在使用地点发生变化的情况下通常姿态发生变化；而根据本发明实施例，由于激光三维扫描装置的姿态被追踪，并且水平面相对于激光三维扫描装置的位置能够得到修正，所以动态船舶测高方法100尤其有利于需要在不同地点进行船舶高度测量的应用。尽管图1中没有示出，但是根据本发明实施例的动态船舶测高方法100还可以包括：将激光三维扫描装置从第一位置移动到第二位置。其中，第一位置为进行上述处理S110的位置，第二位置为进行上述处理S120的位置；相应地，上述处理S110～S140中的第一姿态为激光三维扫描装置在第一位置的姿态，第二姿态为激光扫描装置在第二位置的姿态。

图1所示的动态船舶测高方法100可以通过根据本发明实施例的动态船舶测高装置来实现。图3示意性地示出了根据本发明实施例的动态船舶测高装置的一个示例——动态船舶测高装置1。

如图3所示，动态船舶测高装置1包括激光三维扫描装置10和姿态探测装置20，其中激光三维扫描装置10用于在第一姿态下探测水平面的三维数据(参见图1所示方法100中的处理S110)以及在第二姿态下探测船舶的三维数据(参见图1所示方法100中的处理S120)，姿态探测装置20用于探测激光三维扫描装置的第一姿态和第二姿态。

激光三维扫描装置10可以是基于激光实现三维扫描的任何合适的装置，其原理不限于例如激光飞行时间、结构光三维测量等。在优选的实施例中，激光三维扫描装置10包括一台或多台激光雷达，以用于对水面和船舶的三维探测。

姿态探测装置20可以基于不同的技术来获取激光三维扫描装置10的姿态，例如天文导航、惯性导航、卫星导航、无线电导航技术中的一种或多种。

在优选实施例中，姿态探测装置20可以包括陀螺仪。在一些实施方式中，陀螺仪与激光三维扫描装置10具有固定的位姿关系。在一些实施方式中，用于获取激光三维扫描装置的陀螺仪可以为不止一个陀螺仪。

动态船舶测高装置1可以优选地进一步包括计算单元50。如图3所示，计算单元50与激光三维扫描装置10和姿态探测装置20通信相连，其可构造为基于激光三维扫描装置10探测到的水平面三维数据以及姿态探测装置20探测到的第一姿态和第二姿态，计算水平面相对于处于第二姿态的激光三维扫描装置10的三维位置，即水平修正位置，以及基于水平修正位置和激光三维扫描装置10探测到的船舶三维数据，计算船舶相对于水平面的高度。

应该理解的是，根据本发明实施例的动态船舶测高装置并不限于包括计算单元50的情形。例如，如图3所示，作为替代或者补充，动态船舶测高装置1还可以包括通信单元60，其可以与激光三维扫描装置10和姿态探测装置20通信相连(为图示清晰起见，图3中未示出表示通信连接关系的连线)，并且构造为将激光三维扫描装置10和姿态探测装置20所探测得到的数据的至少部分发送给外部的计算设备，以通过外部的计算设备完成至少部分计算工作。此外，在一些实施例中，通信单元60也可以用于将船舶测高的结果发送给外部接收设备。

尽管在图中将计算单元50和通信单元60示出为与激光三维扫描装置10和姿态探测装置20分立的部分，但是实际上计算单元50和通信单元60也可以实现为与激光三维扫描装置10和/或姿态探测装置20在硬件上集成在一起。

下面结合图4和图5介绍根据本发明实施例的动态船舶测高方法和装置的一种示例性的应用。

图4示意性地示出利用激光三维扫描装置在第一位置在第一姿态下探测水平面；图5示出利用激光三维扫描装置在第二位置在第二姿态下探测船舶。

如图4和图5所示，根据本发明实施例的动态船舶测高装置1可以安装在船只A(例如巡逻舰)上，由船只A将其从例如图4所示的第一位置移动到图5所示的第二位置。这种情况下，动态船舶测高装置1中的姿态探测装置20可以与激光三维扫描装置10集成在一起，并一起安装在船只上；或者，姿态探测装置20也可以与激光三维扫描装置10是分离的，激光三维扫描装置10相对于船只A被固定，姿态探测装置20安装在船只A上。

优选地，如图4所示，进行水平面探测的第一位置为靠近岸边的岸基位置。这样的岸基位置例如位于港口内，船只A可以相对更加平稳地在水面停泊，而且港口内的水面相对于开阔水域的水面也通常更加平静，使得此时激光三维扫描装置10能够具有相对更加稳定的第一姿态(例如静态或准静态的姿态)。这有利于提高水平面位置探测的精度。然而，应该理解，本发明并不限于第一位置为岸基位置的情形；激光三维扫描装置探测水平面时所处的位置可以是任何适合于以需要的精度探测到水平面位置的地方，例如远离水岸但是水面平静的水域。

在姿态探测装置20包括陀螺仪的情况下，优选在第一姿态下，对陀螺仪进行姿态校准或复位，以消除陀螺仪的累积误差。

如图5所示，船只A可以载着根据本发明实施例的动态船舶测高装置1至靠近待检测船舶B(例如货船)的附近，即第二位置。动态船舶测高装置1中的激光三维扫描装置10随着船只A的姿态变化会发生变化，因此在第二位置处时激光三维扫描装置10会具有第二姿态，该第二姿态通常不同于其在上述第一位置处在探测水平面时所具有的第一姿态。根据本发明，此时，利用姿态探测装置20获取激光三维扫描装置10的第二姿态，并同时在该第二姿态下利用激光三维扫描装置10探测船舶，获取船舶的三维数据。

根据本发明实施例，对船舶进行三维探测时激光三维扫描装置10所处的第二姿态可以不是静态下的姿态，在实际应用中更多可能是动态下的姿态。这里“动态下的姿态”指的是，激光三维扫描装置10在探测船舶三维数据的时刻以及之前和之后都可以是处于姿态不断变化的过程中的(例如由于水面风浪或者船只A的行驶造成的)，第二姿态是处于动态变化中的激光三维扫描装置姿态中恰好对应于激光三维扫描装置10对船舶B进行三维探测的时刻的姿态。相比于在激光三维扫描装置对船舶B进行三维探测的同时探测水面位置的时间同步精度而言，通过诸如陀螺仪之类的姿态探测装置能够在时间上更加同步地获取此时激光三维扫描装置的姿态，所以，根据本发明实施例的动态船舶测高方法和装置更加有利于降低由于水面风浪或者船只行驶等因素造成的激光三维扫描装置姿态动态变化而引起的船舶高度测量误差。

在如图4和图5所示地对水平面位置和船舶进行三维探测之后，可以例如通过动态船舶测高装置1中的计算单元50或者其外部的计算设备进行例如图1所示方法100中的处理S130和S140以获得船舶相对于水平面的高度。

此外，在如图4和图5所示的应用中，动态船舶测高装置1安装在船只A上，由船只A载置而处于第一位置和第二位置，在船只A的重量不发生显著变化的情况下，动态船舶测高装置1中的激光三维扫描装置10相对于水平面的高度时基本上保持不变的。这种情况下，可以忽略上述高度变化对于水平面相对于第二姿态下的激光三维扫描装置10的三维位置的影响。

图6示出了根据本发明实施例的动态船舶测高装置的一优选示例。图6所示的动态船舶测高装置1A具有与图3所示动态船舶测高装置1基本上相同的配置，不同之处在于，动态船舶测高装置1A还包括光电跟踪平台30。

仅为示意而非限制性的目的，图7示出了可用于图6所示动态船舶测高装置的光电跟踪平台30及其负载30’的示意图。光电跟踪平台30可以例如安装在图4和图5所示的船只A上。激光三维扫描装置10搭载在光电跟踪平台30上，相对于光电跟踪平台30具有固定的姿态，成为负载30’的至少一部分。

这样，通过光电跟踪平台30可以调整激光三维扫描装置10的视场方向，使得激光三维扫描装置10的视野范围覆盖待测量的船舶(例如图4和图5所示船舶B)以及船舶与水平面的交线。相应地，在根据本发明实施例的动态船舶测高方法中可以进一步包括：动态地调整激光三维扫描装置10的视场方向，使得在第二姿态下激光三维扫描装置10的视野覆盖待测船舶以及船舶与水平面的交线。

此外，为了能够“追踪”激光三维扫描装置10的姿态，姿态探测装置20也需要搭载在光电跟踪平台30上。在一些实现方式中，姿态探测装置20可以与激光三维扫描装置集成为一体，而搭载在光电跟踪平台30上。或者，在另一些实现方式中，姿态探测装置20也可以与光电跟踪平台30集成为一体，例如成为光电跟踪平台30的一部分。

图8为根据本发明实施例的动态船舶测高方法的一个示例的示意性流程图。图8所示的方法，通过参考以上结合图4至图7介绍的内容，能够更好地被理解。

如图8所示，根据本发明实施例的动态船舶测高方法300包括：

S310：在第一位置处，利用陀螺仪获取激光三维扫描装置的第一姿态，并对陀螺仪进行校准或复位；

S320：在第一姿态下利用激光三维扫描装置探测水平面，获取水平面初始位置；

S330：将激光三维扫描装置从第一位置移动到第二位置；

S340：动态地调整激光三维扫描装置至第二姿态，使得激光三维扫描装置的视野覆盖船舶以及船舶与水平面的交线；

S350：获取激光三维扫描装置的第二姿态，并在该第二姿态下利用所述激光三维扫描装置探测船舶，获取船舶的三维数据；

S360：至少部分地基于第二姿态相对于第一姿态的变化，计算水平面相对于处于第二姿态下的激光三维扫描装置的三维位置，即水平面修正位置；以及

S370：基于船舶的三维数据以及水平面修正位置，计算船舶相对于水平面的高度。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (18)

1.一种动态船舶测高方法，其特征在于，包括：

利用姿态探测装置获取激光三维扫描装置的第一姿态，并在该第一姿态下利用所述激光三维扫描装置探测水平面，获取水平面相对于激光三维扫描装置的三维位置，即水平面初始位置；

利用所述姿态探测装置获取所述激光三维扫描装置的第二姿态，并在该第二姿态下利用所述激光三维扫描装置探测船舶，获取船舶的三维数据；

至少部分地基于所述第二姿态相对于所述第一姿态的变化，计算水平面相对于处于第二姿态下的所述激光三维扫描装置的三维位置，即水平面修正位置；以及

基于所述探测到的船舶的三维数据以及所述计算得到的水平面修正位置，计算船舶相对于水平面的高度。

2.如权利要求1所述的动态船舶测高方法，其中，所述方法还包括：将所述激光三维扫描装置从第一位置移动到第二位置，其中，所述第一姿态为所述激光三维扫描装置在所述第一位置的姿态，所述第二姿态为所述激光扫描装置在所述第二位置的姿态。

3.如权利要求1或2所述的动态船舶测高方法，其中，所述姿态探测装置通过天文导航、惯性导航、卫星导航、无线电导航技术中的一种或多种而获取所述第一姿态和第二姿态。

4.如权利要求1或2所述的动态船舶测高方法，其中，所述姿态探测装置包括陀螺仪，所述陀螺仪相对于所述激光三维扫描装置具有固定位姿关系。

5.如权利要求4所述的动态船舶测高方法，其中，所述方法还包括：在所述激光三维扫描装置处于所述第一姿态时，对所述陀螺仪进行校准或复位。

6.如权利要求1或2所述的动态船舶测高方法，其中，所述方法还包括：动态地调整所述激光三维扫描装置的视场方向，使得在所述第二姿态下所述激光三维扫描装置的视野覆盖所述船舶以及船舶与水平面的交线。

7.如权利要求2所述的动态船舶测高方法，其中，所述激光三维扫描装置被安装在船只上；并且

所述将所述激光三维扫描装置从第一位置移动到第二位置包括：由所述船只载置所述激光三维扫描装置，将其从所述第一位置移动到第二位置。

8.如权利要求7所述的动态船舶测高方法，其中，所述姿态探测装置与所述激光三维扫描装置集成在一起。

9.如权利要求7所述的动态船舶测高方法，其中，所述激光三维扫描装置相对于所述船只被固定，所述姿态探测装置安装在船只上。

10.如权利要求2所述的动态船舶测高方法，其中，所述第一位置为岸基位置，所述第二位置为所述激光三维扫描装置由船只载置所处的位置。

11.如权利要求1或2所述的动态船舶测高方法，其中，所述获取水平面初始位置包括：

(a)利用所述激光三维扫描装置探测得到水平面的多个三维点，从所述多个三维点中随机选取部分点作为局内点，得到局内点集；

(b)基于所述局内点集拟合得到一平面模型；

(c)用所述平面模型测试所述多个三维点中除上述局内点以外的其它点，将在预定容差范围内适用于平面模型的点补充作为局内点，得到更新的局内点集；

(d)如果更新的局内点集中的点数增加，则基于该更新的局内点集，重复步骤(b)至(d)，直至重复预定次数或者直至更新的局内点集中的点数没有增加；以及

(e)将最后得到的平面模型作为所述水平面初始位置。

12.一种动态船舶测高装置，其特征在于，包括：

激光三维扫描装置，用于在第一姿态下探测水平面的三维数据以及在第二姿态下探测船舶的三维数据；

姿态探测装置，其用于探测所述激光三维扫描装置的所述第一姿态和所述第二姿态；

计算单元，其与所述激光三维扫描装置和姿态探测装置通信相连，并且构造为基于所述水平面的三维数据和所述第一姿态和第二姿态，计算水平面相对于处于第二姿态的所述激光三维扫描装置的三维位置，即水平面修正位置，以及基于所述水平面修正位置和所述船舶的三维数据，计算所述船舶相对于水平面的高度。

13.如权利要求12所述的动态船舶测高装置，其中，还包括：通信单元，其与所述激光三维扫描装置和所述姿态探测装置通信相连，并且构造为用于将所述激光三维扫描装置和所述姿态探测装置所探测得到的数据的至少部分发送给外部的计算设备。

14.如权利要求12所述的动态船舶测高装置，其中，所述姿态探测装置包括陀螺仪，所述陀螺仪相对于所述激光三维扫描装置具有固定位姿关系。

15.如权利要求12所述的动态船舶测高装置，其中，所述姿态探测装置为利用天文导航、惯性导航、卫星导航、无线电导航技术中的一种或多种而获取所述第一姿态和第二姿态的探测装置，并且构造为探测所述激光三维扫描装置的姿态变化。

16.如权利要求12-15中任一项所述的动态船舶测高装置，其中，还包括光电跟踪平台，所述激光三维扫描装置安装在该光电跟踪平台上，所述光电跟踪平台调整激光三维扫描装置的视场方向，使得激光三维扫描装置的视野范围覆盖待测量的船舶以及船舶与水平面的交线。

17.如权利要求16所述的动态船舶测高装置，其中，所述姿态探测装置与所述激光三维扫描装置集成为一体。

18.如权利要求16所述的动态船舶测高装置，其中，所述姿态探测装置与所述光电跟踪平台集成为一体。

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