CN113335471B - 一种船舶的水尺测量方法、系统、装置及计算机设备 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种船舶的水尺测量方法、系统、装置及计算机设备。船舶的待测水尺上方的甲板设置有卫星定位模组，船舶靠泊的码头设置有验潮站。所述方法包括：获取卫星定位模组反馈的位置信息、验潮站反馈的潮水高度信息；将位置信息转换为卫星定位模组在预设坐标系下的位置坐标，将潮水高度信息转换为预设坐标系下的潮水高度坐标；根据卫星定位模组的位置坐标、潮水高度坐标以及卫星定位模组与船舶的底部的高度差，确定待测水尺处的吃水深度。具有适用性好、不易受外界环境影响的特定，可快速、稳定地测量水尺。

Description

一种船舶的水尺测量方法、系统、装置及计算机设备

技术领域

本申请涉及水尺测量技术领域，特别是涉及一种船舶的水尺测量方法、系统、装置、计算机设备和可读存储介质。

背景技术

船舶水尺计重是目前国内外用于船舶大宗散货运输行业上最多的一种计量方式，主要用于运输如煤炭、矿石等一些价值低、过磅难的散装固态商品的计重上。与其他计量方式相比，水尺计重具有成本低、操作简单、耗时短等优点。水尺测量是水尺计重中必不可少的环节，它的测量及时性和数据准确性对于船舶的安全高效作业、装卸量商务计费都至关重要。

传统技术中的水尺测量方法存在易受环境影响以及适用性较差的问题。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种适用性好的船舶的水尺测量方法、系统、装置及计算机设备和可读存储介质。

一方面，本发明实施例提供一种船舶的水尺测量方法，船舶的待测水尺上方的甲板设置有卫星定位模组，船舶靠泊的码头设置有验潮站，方法包括：获取卫星定位模组反馈的位置信息、验潮站反馈的潮水高度信息；将位置信息转换为卫星定位模组在预设坐标系下的位置坐标，将潮水高度信息转换为预设坐标系下的潮水高度坐标；根据卫星定位模组的位置坐标、潮水高度坐标以及卫星定位模组与船舶的底部的高度差，确定待测水尺处的吃水深度。

另一方面，本发明实施例还提供一种船舶的水尺测量系统，水尺测量系统包括：验潮站，用于采集潮水高度信息；卫星定位模组，设置在船舶的待测水尺上的甲板处，用于获取卫星定位模组设置位置处的位置信息；处理模组，与验潮站、卫星定位模组通信连接，用于获取卫星定位模组反馈的位置信息、验潮站反馈的潮水高度信息；将位置信息转换为卫星定位模组在预设坐标系下的位置坐标，将潮水高度信息转换为预设坐标系下的潮水高度坐标；根据卫星定位模组的位置坐标、潮水高度坐标以及卫星定位模组与船舶的底部的高度差，确定待测水尺处的吃水深度。

又一方面，本发明实施例还提供一种船舶的水尺测量装置，船舶的待测水尺上方的甲板设置有卫星定位模组，船舶靠泊的码头设置有验潮站，水尺测量装置包括：数据获取模块，用于获取卫星定位模组反馈的位置信息、验潮站反馈的潮水高度信息；坐标转换模块，用于将位置信息转换为卫星定位模组在预设坐标系下的位置坐标，将潮水高度信息转换为预设坐标系下的潮水高度坐标；吃水深度确定模块，用于根据卫星定位模组的位置坐标、潮水高度坐标以及卫星定位模组与船舶的底部的高度差，确定待测水尺处的吃水深度。

再一方面，本发明实施例还提供一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器存储有计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述任一项所述水尺测量方法的步骤。

再一方面，本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述任一项所述水尺测量方法的步骤。

基于上述实施例中的船舶的水尺测量方法、系统、装置、计算机设备和可读存储介质。船舶的待测水尺上方的甲板设置有卫星定位模组，卫星定位模组安装较为简单，可适用于各种船舶。根据卫星定位模组反馈的位置信息得到卫星定位模组在预设坐标系下的位置坐标，以及潮水在预设坐标系下的潮水高度坐标，并根据位置坐标、潮水高度坐标以及卫星定位模组与船舶底部的高度差，确定待测水尺处的吃水深度。卫星定位模块和验潮站测量速度快、测量数据精确且不易受外界环境影响，可以快速、稳定地测量水尺。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为一个实施例中船舶的水尺测量方法的流程示意图；

图2为一个实施例中确定待测水尺处的吃水深度的步骤的流程示意图；

图3为一个实施例中确定待测水尺处的吃水深度的步骤的场景图；

图4为另一个实施例中船舶的水尺测量方法的流程示意图；

图5为一个实施例中确定设定目标的位置坐标的步骤的流程示意图；

图6为一个实施例中确定船舶是否发生漂移的步骤的流程示意图；

图7为一个实施例中船舶的水尺测量系统的结构示意图；

图8为一个实施例中卫星定位模组安装位置的示意图；

图9为另一个实施例中卫星定位模组安装位置的示意图；

图10为一个实施例水尺测量装置的结构框图。

具体实施方式

为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使本申请的公开内容更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。

可以理解，本申请所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件，但这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。

空间关系术语例如“在...下”、“在...下面”、“下面的”、“在...之下”、“在...之上”、“上面的”等，在这里可以用于描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白，除了图中所示的取向以外，空间关系术语还包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附图中的器件翻转，描述为“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征将取向为在其它元件或特征“上”。因此，示例性术语“在...下面”和“在...下”可包括上和下两个取向。此外，器件也可以包括另外地取向(譬如，旋转90度或其它取向)，并且在此使用的空间描述语相应地被解释。

需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件时，它可以是直接连接到另一个元件，或者通过居中元件连接另一个元件。此外，以下实施例中的“连接”，如果被连接的对象之间具有电信号或数据的传递，则应理解为“电连接”、“通信连接”等。

在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也可以包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是，术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。同时，在本说明书中使用的术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。

正如背景技术所述，现有技术中的水尺测量方法有易受环境影响以及适用性较差的问题，经发明人研究发现，出现这种问题的原因在于，目前水尺测量方法主要分为直接测量法以及间接测量法。

直接测量法一般采用摄像头拍照、录像后视觉分析计算的方法，图像采集除了人工拍摄外，还开展了爬壁机器人配置摄像头采集、无人机机载摄像头采集、机械杆装摄像头采集等相关研究，图像识别算法也有传统机器视觉算法和深度学习算法等不同方向。总体目标是通过自动或者半自动图像采集计算进行水尺测量。缺点是仍然需要一个摄像机对准水尺位置，摄像机的移动依赖较为复杂的搭载设备，对不同船舶需要重新设计搭载设备，适用性较差。

间接测量法一般采用超声波、微波雷达等手段，在船舶甲板边缘位置安装向船体外侧伸出一定距离后向水面位置测量，该类方式是通过直接测量水面的液位，结合测量仪表本身在船体的位置进行水尺间接计算。缺点是每个点位需要固定和安装，支架携带不方便，精度较低且受天气影响较大，特别是在恶劣天气时，船舶本身的浮动和港水波浪的叠加以及船舶姿态倾斜带来的误差相互叠加，较难找到绝对参考点，适用性较差。

基于以上原因，本发明提供了一种水尺测量方法，船舶的待测水尺上方的甲板设置有卫星定位模组。卫星定位模组是用于获取其设置位置处的位置信息的模组，较为常见的卫星定位模组有GPS定位模组、北斗卫星定位模组等。待测水尺的上方可以为正上方，但是若待测水尺正上方不便安装卫星定位模组，也可选择正上方附近位置进行设置。船舶靠泊的码头设置有验潮站。验潮站是用于集潮水高度信息的站点，验潮站常用的潮位测量手段包括微波雷达测量、水下压力测量等，验潮站还可利用中值滤波、最小二乘法滤波等方法来克服恶劣天气带来的影响。如图1所示，水尺测量方法包括步骤S100至步骤S500。

S100，获取卫星定位模组反馈的位置信息、验潮站反馈的潮水高度信息。

可以理解，位置信息用于反映卫星定位模组所处的地理位置，位置信息一般为经纬度坐标或大地坐标系下的三维坐标，常用的大地坐标系有2000国家大地坐标系(CCGS-2000)，1984年世界大地坐标系统(WGS-84)等。潮水高度信息用于反映船舶所靠泊的码头的潮水的高度，可以为潮水与预设基准面之间的高度差。

S300，将位置信息转换为卫星定位模组在预设坐标系下的位置坐标，将潮水高度信息转换为预设坐标系下的潮水高度坐标。

可以理解，为了便于计算，需要将位置信息和潮水高度信息统一在预设坐标系下。具体而言，可以基于高斯投影法、坐标转换矩阵等方式将位置信息转换为位置坐标。根据潮水高度信息对应的基准面和预设坐标系之间的相对位置关系，可以将潮水高度信息转换为潮水高度坐标。预设坐标系的选择可以根据需要进行设定。在一个实施例中，可以通过RTK定位仪器对预设坐标系进行标定，预设坐标系以装船机行走轨道方向为X轴，装船机大臂伸缩方向为Y轴，垂直于地面方向为Z轴，定义码头泊位起始第一个系缆桩位置为X轴零点，定义装船机陆侧轨道位置为Y轴零点，定义当地潮高基准面为Z轴零点。

S500，根据卫星定位模组的位置坐标、潮水高度坐标以及卫星定位模组与船舶的底部的高度差，确定待测水尺处的吃水深度。

可以理解，待测水尺的吃水深度指的是待测水尺吃水点与船舶底部的高度差。设置卫星定位模组时，在船舶的船体结构图上标定出卫星定位模组的位置，从而可以测量以及计算出卫星定位模组与船舶的底部的高度差。由于卫星定位模组是和待测水尺对应设置的，根据卫星定位模组的位置坐标、潮水高度坐标以及卫星定位模组与船舶的底部的高度差可以确定卫星定位模组、待测水尺吃水点以及船舶底部在预设坐标系下的几何关系，从而确定待测水尺处的吃水深度。

基于本发明实施例中的水尺测量方法，船舶的待测水尺上方的甲板设置有卫星定位模组，卫星定位模组安装较为简单，可适用于各种船舶。根据卫星定位模组反馈的位置信息得到卫星定位模组在预设坐标系下的位置坐标，以及潮水在预设坐标系下的潮水高度坐标，并根据位置坐标、潮水高度坐标以及卫星定位模组与船舶底部的高度差，确定待测水尺处的吃水深度。卫星定位模块和验潮站测量速度快、测量数据精确且不易受外界环境影响，可以快速、稳定地测量水尺。

在一个实施例中，如图2所示，步骤S500包括步骤S510和步骤S530。

S510，根据卫星定位模组的位置坐标、潮水高度坐标得到卫星定位模组与水面的高度差。

具体而言，可以从位置坐标中提取出卫星定位模组在预设坐标系下的高度方向的坐标，将此坐标与潮水高度坐标相减即可得到卫星定位模组与水面的高度差。可参见图3，d1代表卫星定位模组的位置坐标中垂直方向的坐标，d2代表潮水高度坐标，d3代表卫星定位模组与水面的高度差。d1减去d2可得到d3。

S530，根据卫星定位模组与水面的高度差以及卫星定位模组与船舶的底部的高度差，确定待测水尺处的吃水深度。

可以理解，卫星定位模组与船舶的底部的高度差由卫星定位模组与水面的高度差以及水面至船舶的底部的高度差(即待测水尺处的吃水深度)组成，在得到卫星定位模组与水面的高度差以及卫星定位模组与船舶的底部的高度差即可确定待测水尺处的吃水深度。请继续参阅图3，d4卫星定位模组与船舶的底部的高度差，d5待测水尺处的吃水深度。在步骤S510中得到了d3，d4减去d3即可得到d5。

在一个实施例中，船舶的待测水尺包括六面水尺，六面水尺包括船艏海侧水尺、船艏陆侧水尺、船舯海侧水尺、船舯陆侧水尺、船艉海侧水尺以及船艉陆侧水尺。船舶的中线的船艏部设置有船艏卫星定位模组，船舯陆侧水尺上方设置有船舯陆侧卫星定位模组，船舯陆侧水尺上方设置有船舯陆侧卫星定位模组，船舶的中线的船艉部设置有船艉卫星定位模组。水尺测量方法包括以下步骤：

步骤1，获取船艏卫星定位模组、船舯海侧卫星定位模组、船舯陆侧卫星定位模组、船艉卫星定位模组反馈的位置信息以及验潮站反馈的潮水高度信息。

步骤2，将船艏卫星定位模组的位置信息转换为船艏卫星定位模组在预设坐标系下的位置坐标，将船舯海侧卫星定位模组的位置信息转换为船舯海侧卫星定位模组在预设坐标系下的位置坐标，将船舯陆侧卫星定位模组的位置信息转换为船舯陆侧卫星定位模组在预设坐标系下的位置坐标，将船艉卫星定位模组的位置信息转换为船艉卫星定位模组在预设坐标系下的位置坐标，将潮水高度信息转换为预设坐标系下的潮水高度坐标。

步骤3，根据船艏卫星定位模组的位置坐标、潮水高度坐标以及船艏卫星定位模组与船舶的底部的高度差，确定船艏海侧水尺和船艏陆侧水尺处的吃水深度。

步骤4，根据船舯海侧卫星定位模组的位置坐标、潮水高度坐标以及船舯海侧卫星定位模组与船舶的底部的高度差，确定船舯海侧水尺处的吃水深度。

步骤5，根据船舯陆侧卫星定位模组的位置坐标、潮水高度坐标以及船舯陆侧卫星定位模组与船舶的底部的高度差，确定船舯陆侧水尺处的吃水深度。

步骤6，根据船艉卫星定位模组的位置坐标、潮水高度坐标以及船艉卫星定位模组与船舶的底部的高度差，确定船艉海侧水尺和船艉陆侧水尺处的吃水深度。

可以理解，在船舶艏艉吃水线的内外旋偏差较小时，船艏陆侧水尺与船艉海侧水尺的偏差较小，在对吃水深度测试精度要求较低时，可以视作船艏陆侧水尺与船艉海侧水尺处的吃水深度相同，通过设置一个船艏卫星定位模组来获得船艏陆侧水尺与船艏海侧水尺处的吃水深度。类似的，通过设置一个船艉卫星定位模组来获得船艉陆侧水尺与船艉海侧水尺处的吃水深度。

在一个实施例中，船舶的待测水尺包括六面水尺。六面水尺是目前船舶中较为常用的一种水尺，船舶的艏部、舯部以及艉部的左右两侧都分别设置有水尺。六面水尺中的各水尺上方对应设置有卫星定位模组，即六面水尺中的每个水尺上方都对应设置有卫星定位模组。如图4所示，水尺测量方法包括步骤S200至S600。

S200，获取各卫星定位模组反馈的位置信息、验潮站反馈的潮水高度信息。

S400，将各位置信息转换为各卫星定位模组在预设坐标系下的位置坐标，将潮水高度信息转换为预设坐标系下的潮水高度坐标。

S600，根据各卫星定位模组的位置坐标、潮水高度坐标以及各卫星定位模组与船舶的底部的高度差，得到六面水尺中的各水尺处的吃水深度。

本实施例中的步骤与上述实施例中类似，可参照上文说明。

在一个实施例中，水尺测量方法还包括以下任意一项或几项的组合：

步骤1，根据六面水尺中的各水尺处的吃水深度，计算船舶的横倾角。

横倾角为船舶中横剖面(即平行于船宽方向的剖面)垂直于静止水面时，中纵剖面(即平行于船长方向的剖面)与铅垂面所形成的角度。通俗来说，横倾角不为0时会出现船舶两侧船舷高度不一致，例如左舷高于右舷。在得到六面水尺中各水尺的吃水深度后，目前有较多公式可以计算出横倾角，可以根据实际情况进行选择。在有些实施例中，水尺测量方法还包括：若横倾角大于第一预设阈值角度，则发出第一报警信号。

步骤2，根据六面水尺中的各水尺处的吃水深度，计算船舶的纵倾角。

纵倾角为船舶中纵剖面(即平行于船长方向的剖面)垂直于静止水面时，中横剖面(即平行于船宽方向的剖面)与铅垂面所形成的角度。通俗来说，纵倾角不为0时会出现船舶的船首和船尾的高度不一致的现象，如船首翘起、船尾下沉。可以理解，船舶的姿态对船舶的稳定性、安全性影响较大，传统技术中常采用横倾角和/或纵倾角来评价船舶的姿态。在得到六面水尺中各水尺的吃水深度后，目前有较多公式可以计算出纵倾角，可以根据实际情况进行选择。在有些实施例中，水尺测量方法还包括：若纵倾角大于第二预设阈值角度，则发出第二报警信号。

步骤3，根据六面水尺中的各水尺处的吃水深度，计算船舶的拱垂值，以判断船舶是否出现中拱或中垂现象。

拱垂值是用来判断船体拱垂变形的大小和方向的参数。船舶装载货物后，若作用在船舶各横剖面上的弯矩代数和不等于零，将使船体舯部发生形变。船体舯部拱起的状态为中拱，船体舯部下垂的状态为中垂。船体中垂或中拱时会对船体载重量、船体结构安全造成影响，所以判断出船体是否出现中垂或中拱，可以更好地评估船舶窗台。在得到六面水尺中各水尺的吃水深度后，有较多公式可以计算出船舶拱垂值，可以根据实际情况进行选择。在有些实施例中，水尺测量方法还包括：若拱垂值不属于安全范围，则发出第三报警信号。

步骤4，根据六面水尺中的各水尺处的吃水深度以及静水力曲线表，计算船舶的排水量。

根据船舶的排水量变化可以得到船舶所装载的货物的情况，所以六面水尺的另一个重要作用就是计算船舶的排水量。在得到六面水尺中的各水尺处的吃水深度后，结合静水力曲线表可算出船舶的排水量。

在一个实施例中，如图5所示，水尺测量方法还包括步骤S700与步骤S710。

S700，根据船舶的船舶结构图，确定船舶上的设定目标与卫星定位模组的相对位置信息。

相对位置信息用于反映设定目标相对于卫星定位模组设置位置处的距离、方向等。在设置卫星定位模组时，在船舶结构图上标定出卫星定位模组的设置位置，并在图中标定设定目标的位置，即可根据上述标定确定设定目标与卫星定位模组的相对位置信息。具体而言，设定目标可以为船舶的舱口区域、船舶上的工程机械(如吊机)等。

S710，根据相对位置信息以及卫星定位模组的位置坐标，确定设定目标的位置坐标。

根据相对位置信息可以确定设定目标与卫星定位模组的相对位置关系，由此可以换算出设定目标在预设坐标系下的位置坐标。由于在装船作业中，装船机容易与船舶发生碰撞，目前主要依赖现场作业人员肉眼观察装船机与船舶的位置来防止碰撞发生，这加重了现场作业人员工作负担且位置判断准确性较差。基于本实施例中的步骤，可以选择易与装船机发生碰撞的障碍物作为设定目标，通过障碍物的位置坐标与装船机的位置坐标来准确判断是否会发生碰撞。

在一个实施例中，如图6所示，水尺测量方法还包括步骤S730与步骤S750。

S730，获取多个时刻下的所述设定目标的位置坐标。

S750，比较各时刻下的设定目标的位置坐标，以判断船舶是否发生漂移。

可以理解，在海浪的影响下，船舶可能会出现漂移，船舶的漂移会导致设定目标的位置发生相应的变化，根据设定目标在不同时刻的位置坐标，即可判断船舶是否发生漂移。在有些实施例中，水尺测量方法还包括步骤：若船舶的漂移量超过预设漂移量阈值，则发出第四报警信号。

应该理解的是，虽然图1、图2、图4-图6的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图1、图2、图4-图6中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段，这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

本发明实施例还提供一种水尺测量系统，如图7所示，包括验潮站100、卫星定位模组300以及处理模组500。验潮站100是用于集潮水高度信息的站点，验潮站100常用的潮位测量手段包括微波雷达测量、水下压力测量等，验潮站还可利用中值滤波、最小二乘法滤波等方法来克服恶劣天气带来的影响。潮水高度信息用于反映船舶所靠泊的码头的潮水的高度，可以为潮水与预设基准面之间的高度差。

卫星定位模组300设置在船舶的待测水尺上的甲板处，用于获取卫星定位模组300设置位置处的位置信息。较为常见的卫星定位模组300有GPS定位模组、北斗卫星定位模组等。待测水尺的上方可以为正上方，但是若待测水尺正上方不便安装卫星定位模组300，也可选择正上方附近位置进行设置。

处理模组500与验潮站100、卫星定位模组300通信连接(图7中虚线代表通信连接)，用于获取卫星定位模组300反馈的位置信息、验潮站100反馈的潮水高度信息；将位置信息转换为卫星定位模组300在预设坐标系下的位置坐标，将潮水高度信息转换为预设坐标系下的潮水高度坐标；根据卫星定位模组300的位置坐标、潮水高度坐标以及卫星定位模组300与船舶的底部的高度差，确定待测水尺处的吃水深度。

在一个实施例中，处理模块还用于根据卫星定位模组300的位置坐标、潮水高度坐标得到卫星定位模组300与水面的高度差；根据卫星定位模组300与水面的高度差以及卫星定位模组300与船舶的底部的高度差，确定待测水尺处的吃水深度。

在一个实施例中，如图8所示，船舶的待测水尺包括六面水尺，六面水尺包括船艏海侧水尺、船艏陆侧水尺、船舯海侧水尺、船舯陆侧水尺、船艉海侧水尺以及船艉陆侧水尺。卫星定位模组300包括船艏卫星定位模组300A、船舯海侧卫星定位模组300B、船舯陆侧卫星定位模组300C以及船艉卫星定位模组300D；船艏定位模组300A设置在船舶中线的船艏部，船舯海侧卫星定位模组300B设置在船舯海侧水尺上方，船舯陆侧卫星定位模组300C设置在船舯陆侧水尺上方，船艉卫星定位模组300D设置在船舶中线的船艉部。

处理模组还用于获取船艏卫星定位模组、船舯海侧卫星定位模组300B、船舯陆侧卫星定位模组300C以及船艉卫星定位模组300D反馈的位置信息、验潮站反馈的潮水高度信息；将船艏卫星定位模组300A的位置信息转换为船艏卫星定位模组300A在预设坐标系下的位置坐标，将船舯海侧卫星定位模组300B的位置信息转换为船舯海侧卫星定位模组300B在预设坐标系下的位置坐标，将船舯陆侧卫星定位模组300C的位置信息转换为船舯陆侧卫星定位模组300C在预设坐标系下的位置坐标，将船艉卫星定位模组300D的位置信息转换为船艉卫星定位模组300D在预设坐标系下的位置坐标，将潮水高度信息转换为预设坐标系下的潮水高度坐标；根据船艏卫星定位模组的位置坐标、潮水高度坐标以及船艏卫星定位模组与船舶的底部的高度差，确定船艏海侧水尺和船艏陆侧水尺处的吃水深度；根据船舯海侧卫星定位模组300B的位置坐标、潮水高度坐标以及船舯海侧卫星定位模组300B与船舶的底部的高度差，确定船舯海侧水尺处的吃水深度；根据船舯陆侧卫星定位模组300C的位置坐标、潮水高度坐标以及船舯陆侧卫星定位模组300C与船舶的底部的高度差，确定船舯陆侧水尺处的吃水深度；根据船艉卫星定位模组300D的位置坐标、潮水高度坐标以及船艉卫星定位模组300D与船舶的底部的高度差，确定船艉海侧水尺和船艉陆侧水尺处的吃水深度。

可以理解，在首尾吃水线的内外旋偏差较小时，船艏陆侧水尺与船艉海侧水尺的偏差较小，在对吃水深度测试精度要求较低时，可以视作船艏陆侧水尺与船艉海侧水尺处的吃水深度相同，通过设置一个船艏卫星定位模组来获得船艏陆侧水尺与船艏海侧水尺处的吃水深度。类似的，通过设置一个船艉卫星定位模组来获得船艉陆侧水尺与船艉海侧水尺处的吃水深度。

在一个实施例中，船舶的待测水尺包括六面水尺，如图9所示，卫星定位模组300设置在六面水尺中的各水尺上方，即共有六个卫星定位模组300分别设置在对应的水尺上方。处理模组500与各卫星定位模组300连接，还用于获取各卫星定位模组300反馈的位置信息、验潮站100反馈的潮水高度信息；将各位置信息转换为各卫星定位模组300在预设坐标系下的位置坐标，将潮水高度信息转换为预设坐标系下的潮水高度坐标；根据各卫星定位模组300的位置坐标、潮水高度坐标以及各卫星定位模组300与船舶的底部的高度差，得到六面水尺中的各水尺处的吃水深度。

在一个实施例中，若无法在待测水尺正上方设置卫星定位模组300，六面水尺中包括陆侧水尺(船艏陆侧水尺、船舯陆侧水尺、船艉陆侧水尺)和海侧水尺(船艏海侧水尺、船舯海侧水尺、船艉海侧水尺)。选取陆侧水尺中任意两个对应的卫星模组测得的吃水深度为第一基准深度和第二基准深度。值得一提的是，船艏卫星定位模组300A和船艉卫星定位模组300D即属于与海侧水尺对应的卫星定位模组又属于与陆侧水尺对应的卫星定位模组。选取海侧水尺中任意两个对应的卫星模组测得的吃水深度为第三基准深度和第四基准深度。根据以下方式进行校准：

步骤1，根据第一基准吃水深度和第二基准吃水深度，以及测得第一基准吃水深度和第二基准吃水深度的两个卫星定位模组300之间船长方向的距离，得到陆侧校准参数。根据第一基准吃水深度和第二基准吃水深度，以及测得第三基准吃水深度和第四基准吃水深度的两个卫星定位模组300之间船长方向的距离，得到海侧校准参数。

步骤1中基准吃水深度可参照上文水尺测量方法中的步骤求得。陆侧校准参数用于反映陆侧船舷任意两点吃水深度的变化量与这两点的船长方向距离之间的对应关系。海侧校准参数用于反映海侧船舷任意两点吃水深度的变化量与这两点船长方向距离之间的对应关系。

步骤2，根据陆侧船首水尺与测得第一基准吃水深度对应的卫星定位模组300之间船长方向的距离以及陆侧校准参数，得到陆侧船首水尺吃水深度对应的修正量，根据第一基准吃水深度和陆侧船首水尺吃水深度对应的修正量得到陆侧船首水尺的吃水深度。参照步骤2可以求得陆侧船中水尺、陆侧船尾水尺的吃水深度。

步骤3，根据海侧船首水尺与测得第三基准吃水深度对应的卫星定位模组300之间船长方向的距离以及陆侧校准参数，得到陆侧船首水尺吃水深度对应的修正量，根据第三基准吃水深度和海侧船首水尺吃水深度对应的修正量得到陆侧船首水尺的吃水深度。参照步骤3可以求得海侧船中水尺、海侧船尾水尺的吃水深度。

在一个实施例中，处理模块还用于实现以下任意一项或几项的组合：

根据六面水尺中的各水尺处的吃水深度，计算船舶的横倾角。

根据六面水尺中的各水尺处的吃水深度，计算船舶的纵倾角。

根据六面水尺中的各水尺处的吃水深度，计算船舶的拱垂值，以判断船舶是否出现中拱或中垂现象。

根据六面水尺中的各水尺处的吃水深度以及静水力曲线表，计算船舶的排水量。

在一个实施例中，卫星定位模组300还包括倾角仪，倾角仪用于检测船舶的横倾角和/或纵倾角。在卫星信号较好时，倾角仪所获得的角度数据可以用于与处理模组计算出的横倾角和/或纵倾角进行校验，以提高测量精度。在卫星信号不好时，倾角仪可以作为处理模组计算横倾角和/或纵倾角功能的备份。

在一个实施例中，处理模块还用于根据船舶的船舶结构图，确定船舶上的设定目标与卫星定位模组300的相对位置信息；根据相对位置信息以及卫星定位模组300的位置坐标，确定设定目标的位置坐标。

在一个实施例中，处理模块还用于获取多个时刻下的设定目标的位置坐标；比较各时刻下的设定目标的位置坐标，以判断船舶是否发生漂移。

在一个实施例中，如图10所示，本发明实施例还提供一种船舶的水尺测量装置，船舶的待测水尺上方的甲板设置有卫星定位模组，所述船舶靠泊的码头设置有验潮站，水尺测量装置包括数据获取模块10、坐标转换模块30以及吃水深度确定模块50。

数据获取模块10用于获取卫星定位模组反馈的位置信息、验潮站反馈的潮水高度信息。坐标转换模块30用于将位置信息转换为卫星定位模组在预设坐标系下的位置坐标，将潮水高度信息转换为预设坐标系下的潮水高度坐标。吃水深度确定模块50用于根据卫星定位模组的位置坐标、潮水高度坐标以及卫星定位模组与船舶的底部的高度差，确定待测水尺处的吃水深度。

在一个实施例中，吃水深度确定模块50还用于根据卫星定位模组的位置坐标、潮水高度坐标得到卫星定位模组与水面的高度差；以及根据卫星定位模组与水面的高度差以及卫星定位模组与船舶的底部的高度差，确定待测水尺处的吃水深度。

在一个实施例中，船舶的待测水尺包括六面水尺，六面水尺中的各水尺上方对应设置有卫星定位模组。数据获取模块10还用于获取各卫星定位模组反馈的位置信息、验潮站反馈的潮水高度信息。坐标转换模块30还用于将各位置信息转换为各卫星定位模组在预设坐标系下的位置坐标，将潮水高度信息转换为预设坐标系下的潮水高度坐标。吃水深度确定模块50还用于根据各卫星定位模组的位置坐标、潮水高度坐标以及各卫星定位模组与船舶的底部的高度差，得到六面水尺中的各水尺处的吃水深度。

在一个实施例中，水尺测量装置还包括数据计算模块，所述数据计算模块用于实现以下任一项或几项的组合：

根据六面水尺中的各水尺处的吃水深度，计算船舶的横倾角；

根据六面水尺中的各水尺处的吃水深度，计算船舶的纵倾角；

根据六面水尺中的各水尺处的吃水深度，计算船舶的拱垂值，以判断船舶是否出现中拱或中垂现象；

根据六面水尺中的各水尺处的吃水深度以及静水力曲线表，计算船舶的排水量。

在一个实施例中，水尺测量装置还包括设定目标坐标确定模块，设定目标坐标确定模块用于根据船舶的船舶结构图，确定船舶上的设定目标与卫星定位模组的相对位置信息；以及根据相对位置信息以及卫星定位模组的位置坐标，确定设定目标的位置坐标。

在一个实施例中，水尺测量装置还包括漂移确定模块，漂移确定模块用于获取多个时刻下的所述设定目标的位置坐标以及比较各时刻下的设定目标的位置坐标，以判断船舶是否发生漂移。

关于水尺测量装置的具体限定可以参见上文中对于水尺测量方法的限定，在此不再赘述。上述水尺测量装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。需要说明的是，本申请实施例中对模块的划分是示意性的，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式。

本发明实施例还提供一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器存储有计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述中任一水尺测量方法实施例中的步骤。

本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述中任一水尺测量方法实施例中的步骤。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和易失性存储器中的至少一种。非易失性存储器可包括只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、磁带、软盘、闪存或光存储器等。易失性存储器可包括随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)或外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM可以是多种形式，比如静态随机存取存储器(Static Random Access Memory，SRAM)或动态随机存取存储器(Dynamic Random Access Memory，DRAM)等。

在本说明书的描述中，参考术语“有些实施例”、“其他实施例”、“理想实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特征包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性描述不一定指的是相同的实施例或示例。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (11)

1.一种船舶的水尺测量方法，其特征在于，所述船舶的待测水尺包括六面水尺，所述六面水尺包括船艏海侧水尺、船艏陆侧水尺、船舯海侧水尺、船舯陆侧水尺、船艉海侧水尺以及船艉陆侧水尺；所述船舶的待测水尺上方的甲板设置有卫星定位模组；所述船舶的中线的船艏部设置有船艏卫星定位模组，所述船舯陆侧水尺上方设置有船舯陆侧卫星定位模组，所述船舯海侧水尺上方设置有船舯海侧卫星定位模组，所述船舶的中线的船艉部设置有船艉卫星定位模组，所述船舶靠泊的码头设置有验潮站，所述方法包括：

获取所述船艏卫星定位模组、所述船舯海侧卫星定位模组、所述船舯陆侧卫星定位模组、所述船艉卫星定位模组反馈的位置信息以及所述验潮站反馈的潮水高度信息；

将所述船艏卫星定位模组的位置信息转换为所述船艏卫星定位模组在预设坐标系下的位置坐标，将所述船舯海侧卫星定位模组的位置信息转换为所述船舯海侧卫星定位模组在所述预设坐标系下的位置坐标，将所述船舯陆侧卫星定位模组的位置信息转换为所述船舯陆侧卫星定位模组在所述预设坐标系下的位置坐标，将所述船艉卫星定位模组的位置信息转换为所述船艉卫星定位模组在所述预设坐标系下的位置坐标，将所述潮水高度信息转换为所述预设坐标系下的潮水高度坐标；

根据所述船艏卫星定位模组的位置坐标、所述潮水高度坐标以及所述船艏卫星定位模组与所述船舶的底部的高度差，确定所述船艏海侧水尺和所述船艏陆侧水尺处的吃水深度；

根据所述船舯海侧卫星定位模组的位置坐标、所述潮水高度坐标以及所述船舯海侧卫星定位模组与所述船舶的底部的高度差，确定所述船舯海侧水尺处的吃水深度；

根据所述船舯陆侧卫星定位模组的位置坐标、所述潮水高度坐标以及所述船舯陆侧卫星定位模组与所述船舶的底部的高度差，确定所述船舯陆侧水尺处的吃水深度；

根据船所述船艉卫星定位模组的位置坐标、所述潮水高度坐标以及所述船艉卫星定位模组与所述船舶的底部的高度差，确定所述船艉海侧水尺和所述船艉陆侧水尺处的吃水深度。

2.根据权利要求1所述的水尺测量方法，其特征在于，根据所述位置坐标、所述潮水高度坐标以及所述卫星定位模组设置位置与所述船舶的底部的高度差，得到所述待测水尺处的吃水深度的步骤包括：

根据所述卫星定位模组的位置坐标、所述潮水高度坐标得到所述卫星定位模组与水面的高度差；

根据所述卫星定位模组与水面的高度差以及所述卫星定位模组与所述船舶的底部的高度差，确定所述待测水尺处的吃水深度。

3.根据权利要求1所述的水尺测量方法，其特征在于，所述船舶的待测水尺包括六面水尺，所述六面水尺中的各水尺上方对应设置有卫星定位模组，所述方法包括：

获取各所述卫星定位模组反馈的所述位置信息、所述验潮站反馈的所述潮水高度信息；

将各所述位置信息转换为各所述卫星定位模组在所述预设坐标系下的位置坐标，将所述潮水高度信息转换为所述预设坐标系下的所述潮水高度坐标；

根据各所述卫星定位模组的位置坐标、所述潮水高度坐标以及各所述卫星定位模组与所述船舶的底部的高度差，得到所述六面水尺中的各水尺处的吃水深度。

4.根据权利要求3所述的水尺测量方法，其特征在于，所述方法包括以下任意一项或几项的组合：

根据所述六面水尺中的各水尺处的吃水深度，计算所述船舶的横倾角；

根据所述六面水尺中的各水尺处的吃水深度，计算所述船舶的纵倾角；

根据所述六面水尺中的各水尺处的吃水深度，计算所述船舶的拱垂值，以判断所述船舶是否出现中拱或中垂现象；

根据所述六面水尺中的各水尺处的吃水深度以及静水力曲线表，计算所述船舶的排水量。

5.根据权利要求3所述的水尺测量方法，其特征在于，所述方法包括：

根据所述船舶的船舶结构图，确定所述船舶上的设定目标与所述卫星定位模组的相对位置信息；

根据所述相对位置信息以及所述卫星定位模组的位置坐标，确定所述设定目标的位置坐标。

6.根据权利要求5所述的水尺测量方法，其特征在于，所述方法包括：

获取多个时刻下的所述设定目标的位置坐标；

比较各时刻下的所述设定目标的位置坐标，以判断所述船舶是否发生漂移。

7.一种船舶的水尺测量系统，其特征在于，所述水尺测量系统包括：

验潮站，用于采集潮水高度信息；

卫星定位模组，设置在所述船舶的待测水尺上方的甲板处，用于获取所述卫星定位模组设置位置处的位置信息；所述船舶的待测水尺包括六面水尺，所述六面水尺包括船艏海侧水尺、船艏陆侧水尺、船舯海侧水尺、船舯陆侧水尺、船艉海侧水尺以及船艉陆侧水尺；所述卫星定位模组包括船艏卫星定位模组、船舯海侧卫星定位模组、船舯陆侧卫星定位模组以及船艉卫星定位模组；所述船艏定位模组设置在所述船舶中线的船艏部，所述船舯海侧卫星定位模组设置在所述船舯海侧水尺上方，所述船舯陆侧卫星定位模组设置在所述船舯陆侧水尺上方，所述船艉卫星定位模组设置在所述船舶中线的船艉部；

处理模组，与所述验潮站、所述卫星定位模组通信连接，用于获取所述船艏卫星定位模组、所述船舯海侧卫星定位模组、所述船舯陆侧卫星定位模组以及所述船艉卫星定位模组反馈的所述位置信息、所述验潮站反馈的所述潮水高度信息；将所述船艏卫星定位模组的位置信息转换为所述船艏卫星定位模组在预设坐标系下的位置坐标，将所述船舯海侧卫星定位模组的位置信息转换为所述船舯海侧卫星定位模组在所述预设坐标系下的位置坐标，将所述船舯陆侧卫星定位模组的位置信息转换为所述船舯陆侧卫星定位模组在所述预设坐标系下的位置坐标，将所述船艉卫星定位模组的位置信息转换为所述船艉卫星定位模组在所述预设坐标系下的位置坐标，将所述潮水高度信息转换为所述预设坐标系下的潮水高度坐标；根据所述船艏卫星定位模组的位置坐标、所述潮水高度坐标以及所述船艏卫星定位模组与所述船舶的底部的高度差，确定所述船艏海侧水尺和所述船艏陆侧水尺处的吃水深度；根据所述船舯海侧卫星定位模组的位置坐标、所述潮水高度坐标以及所述船舯海侧卫星定位模组与所述船舶的底部的高度差，确定所述船舯海侧水尺处的吃水深度；根据所述船舯陆侧卫星定位模组的位置坐标、所述潮水高度坐标以及所述船舯陆侧卫星定位模组与所述船舶的底部的高度差，确定所述船舯陆侧水尺处的吃水深度；根据所述船艉卫星定位模组的位置坐标、所述潮水高度坐标以及所述船艉卫星定位模组与所述船舶的底部的高度差，确定所述船艉海侧水尺和所述船艉陆侧水尺处的吃水深度。

8.根据权利要求7所述的水尺测量系统，其特征在于，所述船舶的待测水尺包括六面水尺，所述卫星定位模组设置在所述六面水尺中的各水尺上方，所述处理模组与各所述卫星定位模组连接，还用于获取各所述卫星定位模组反馈的所述位置信息、所述验潮站反馈的所述潮水高度信息；将各所述位置信息转换为各所述卫星定位模组在所述预设坐标系下的位置坐标，将所述潮水高度信息转换为所述预设坐标系下的所述潮水高度坐标；根据各所述卫星定位模组的位置坐标、所述潮水高度坐标以及各所述卫星定位模组与所述船舶的底部的高度差，得到所述六面水尺中的各水尺处的吃水深度。

9.一种船舶的水尺测量装置，其特征在于，所述船舶的待测水尺包括六面水尺，所述六面水尺包括船艏海侧水尺、船艏陆侧水尺、船舯海侧水尺、船舯陆侧水尺、船艉海侧水尺以及船艉陆侧水尺；所述船舶的待测水尺上方的甲板设置有卫星定位模组；所述船舶的中线的船艏部设置有船艏卫星定位模组，所述船舯陆侧水尺上方设置有船舯陆侧卫星定位模组，所述船舯海侧水尺上方设置有船舯海侧卫星定位模组，所述船舶的中线的船艉部设置有船艉卫星定位模组，所述船舶靠泊的码头设置有验潮站，所述水尺测量装置包括：

数据获取模块，用于获取所述船艏卫星定位模组、所述船舯海侧卫星定位模组、所述船舯陆侧卫星定位模组、所述船艉卫星定位模组反馈的位置信息以及所述验潮站反馈的潮水高度信息；

坐标转换模块，用于将所述船艏卫星定位模组的位置信息转换为所述船艏卫星定位模组在预设坐标系下的位置坐标，将所述船舯海侧卫星定位模组的位置信息转换为所述船舯海侧卫星定位模组在所述预设坐标系下的位置坐标，将所述船舯陆侧卫星定位模组的位置信息转换为所述船舯陆侧卫星定位模组在所述预设坐标系下的位置坐标，将所述船艉卫星定位模组的位置信息转换为所述船艉卫星定位模组在所述预设坐标系下的位置坐标，将所述潮水高度信息转换为所述预设坐标系下的潮水高度坐标；

吃水深度确定模块，用于根据所述船艏卫星定位模组的位置坐标、所述潮水高度坐标以及所述船艏卫星定位模组与所述船舶的底部的高度差，确定所述船艏海侧水尺和所述船艏陆侧水尺处的吃水深度；根据所述船舯海侧卫星定位模组的位置坐标、所述潮水高度坐标以及所述船舯海侧卫星定位模组与所述船舶的底部的高度差，确定所述船舯海侧水尺处的吃水深度；根据所述船舯陆侧卫星定位模组的位置坐标、所述潮水高度坐标以及所述船舯陆侧卫星定位模组与所述船舶的底部的高度差，确定所述船舯陆侧水尺处的吃水深度；根据船所述船艉卫星定位模组的位置坐标、所述潮水高度坐标以及所述船艉卫星定位模组与所述船舶的底部的高度差，确定所述船艉海侧水尺和所述船艉陆侧水尺处的吃水深度。

10.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至6中任一项所述的方法的步骤。

11.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至6中任一项所述的方法的步骤。

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