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通航船舶三维动态吃水检测数据处理研究
| 论文题名： | 通航船舶三维动态吃水检测数据处理研究 |
| 关键词： | 内河通航船舶;吃水检测系统;三维显示;尾流噪声;曲率特征;船型匹配;误差补偿 |
| 摘要： | 随着内河航运事业的蓬勃发展，在交通运输部政策利好的背景下，内河通航船舶数量及装载量逐年呈上升趋势。通航量的不断增加，对通航速度及效率提出了更高的要求，所以对通航船舶吃水检测系统的环境可适应性和配置轻型性提出了更严格的标准。目前三维动态吃水检测系统安装架存在结构复杂和厚重的不足，针对该问题设计了L型轻型安装架安装方案，但该方案在通航过程中会因吃水检测系统对船舶底部地非完全检测，出现数据不完整的情况。 因此，为了得到完整的实时三维显示船底模型，应利用合理的数据补全算法保证数据完整性，并进行存储，使安检工作人员对船舶通航情况有更直观地掌握，从此保证通航的高效性和可靠性。本文以通航船舶三维动态吃水数据为基础，对影响吃水值和船型匹配的尾流噪声异常数据进行处理，并提出船型匹配和数据补全方法，实现通航船舶船底未检测完全情况的数据补全，保证通航船舶数据完整性，构建面向前端的数据存储和搜索系统。本文的主要研究内容有： （1）尾流噪声容易影响测量结果的精确性并具有随机性，因此本文首先利用豪斯多夫距离算法剔除尾流噪声，解决了尾流噪声对船型匹配及测量结果带来的问题。然后将其与最小二乘法曲线拟合的尾流噪声算法进行抑制效果对比，实验结果表明豪斯多夫距离算法对尾流噪声抑制效果更好。 （2）通航船舶吃水数据不完整情况下数据补全时需要对船舶特征及信息进行匹配，提出了针对AIS未识别船舶或新增通航船舶船底曲率特征段及特征代码和ICP算法相结合算法匹配模型。该模型通过对最大特征曲率点位置提取及与曲率特征段比对，设定阈值范围完成船型匹配。实验结果表明基于船舶船底曲率特征段及特征代码和ICP算法相结合匹配算法能够保证在迭代次数比较少的情况下快速准确完成船型匹配。 （3）针对通航船舶通过检测系统过程中出现的三维船底检测不完全的情况，提出了以三维船型匹配通航船舶数据库中船舶信息为依据，并通过曲率和已知点拟合未检测曲面，进而实现三维数据的补全的方法。针对数据补全过程中出现的误差过大的情况，提出分区数据检查算法进行误差补偿，减小补全算法误差的方法。 （4）设计并实现了基于OpenGL库的三维动态、存储和数据回访显示系统。 最后论文通过现场实船测试系统测量结果误差在10cm以内，符合现场系统建设精度要求。 |
| 作者： | 王京京 |
| 专业： | 电子与通信工程 |
| 导师： | 乌旭 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连海事大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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