本發(fā)明涉及一種集裝箱碼頭岸橋下的船舶輪廓識(shí)別和吊具防撞系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：
岸邊橋式起重機(jī)是集裝箱碼頭作業(yè)的重要機(jī)械，其效率、安全、作業(yè)正確性對(duì)碼頭作業(yè)有著重要影響。岸邊橋式起重機(jī)具有吊具鋼索長(zhǎng)、起升和小車速度快的特點(diǎn)。在船舶上方作業(yè)時(shí)，由于司機(jī)看不清下方情況，可能會(huì)出現(xiàn)著箱過(guò)快導(dǎo)致箱損，甚至與船上結(jié)構(gòu)發(fā)生碰撞造成損失。同時(shí)，由于岸邊橋式起重機(jī)作業(yè)時(shí)追求效率，司機(jī)連續(xù)作業(yè)，有時(shí)會(huì)因?yàn)槿藶槭д`導(dǎo)致集裝箱裝錯(cuò)位置，由此引發(fā)倒箱作業(yè)影響效率，甚至導(dǎo)致集裝箱發(fā)往錯(cuò)誤目的地，造成經(jīng)濟(jì)、時(shí)間損失。同時(shí)，由于船舶作業(yè)時(shí)受到潮汐漲落、纜繩松弛、配重變化等影響，會(huì)發(fā)生晃動(dòng)、漂離岸邊(離幫)等現(xiàn)象，對(duì)作業(yè)產(chǎn)生安全影響。目前市場(chǎng)上針對(duì)堆場(chǎng)內(nèi)的集裝箱堆碼輪廓掃描系統(tǒng)，利用激光掃描儀對(duì)堆場(chǎng)內(nèi)碼垛的集裝箱輪廓進(jìn)行掃描，建立了堆碼集裝箱輪廓，可以實(shí)現(xiàn)堆場(chǎng)內(nèi)龍門起重機(jī)的防撞和排位識(shí)別，防止撞箱或堆碼錯(cuò)誤的發(fā)生，但該系統(tǒng)針對(duì)堆場(chǎng)內(nèi)龍門起重機(jī)，不適用于岸邊橋式起重機(jī)。國(guó)外的船舶輪廓掃描系統(tǒng)，利用激光掃描儀對(duì)船舶輪廓進(jìn)行掃描，實(shí)現(xiàn)防撞功能，但功能較為單一，且成本較高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明提供了一種集裝箱碼頭岸橋下的船舶輪廓識(shí)別和吊具防撞系統(tǒng)及方法，利用激光掃描、自動(dòng)控制領(lǐng)域的最新技術(shù)，結(jié)合船舶作業(yè)計(jì)劃，旨在解決以下問(wèn)題:(1)防止岸邊橋式起重機(jī)作業(yè)過(guò)程中吊具及其吊掛集裝箱與船體、船上建筑和貨物碰撞；(2)通過(guò)識(shí)別船上排位和吊具位置，防止由于指揮手或司機(jī)人為失誤引起的裝船位置錯(cuò)誤；(3)對(duì)船舶晃動(dòng)、離幫等危險(xiǎn)情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)報(bào)警。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種集裝箱碼頭岸橋下的船舶輪廓識(shí)別和吊具防撞系統(tǒng)，包括控制器和分別與控制器連接的岸橋PLC控制系統(tǒng)、激光掃描儀和顯示器或報(bào)警裝置；所述激光掃描儀用于接收控制器發(fā)出的掃描控制指令，對(duì)船舶輪廓和集裝箱的堆碼輪廓進(jìn)行連續(xù)掃描，并交將掃描數(shù)據(jù)傳送給控制器；所述岸橋PLC控制系統(tǒng)用于將編碼器信息和吊具的開(kāi)閉鎖狀態(tài)數(shù)據(jù)發(fā)送給控制器，并接收控制器發(fā)送的控制指令；所述控制器用于對(duì)接收到的掃描數(shù)據(jù)和狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算和處理，得到船舶輪廓信息和運(yùn)算結(jié)果，并將運(yùn)算結(jié)果發(fā)送給顯示器進(jìn)行顯示或發(fā)送給報(bào)警裝置進(jìn)行報(bào)警提示。本發(fā)明還提供了一種集裝箱碼頭岸橋下的船舶輪廓識(shí)別方法，包括如下步驟：步驟一、初始化激光掃描儀安裝參數(shù)和岸橋結(jié)構(gòu)參數(shù)：激光掃描儀安裝參數(shù)包括安裝高度、安裝傾角、激光到吊具距離；岸橋結(jié)構(gòu)參數(shù)包括鞍梁高度、鞍梁寬度、鞍梁距離、大梁前端高度、大梁到前鞍梁距離；步驟二、利用激光掃描儀安裝參數(shù)，以激光掃描儀的安裝位置為原點(diǎn)，將激光掃描極坐標(biāo)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到激光直角坐標(biāo)系；步驟三、以岸橋前鞍梁中點(diǎn)在激光直角坐標(biāo)系x軸上的投影為原點(diǎn)，將激光直角坐標(biāo)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到大車直角坐標(biāo)系：(1)確定前鞍梁在激光直角坐標(biāo)系內(nèi)的位置：1)區(qū)域內(nèi)尋找特征：首先在鞍梁高度上下50cm內(nèi)尋找特征為水平線段且長(zhǎng)度固定的鞍梁特征；然后在大梁高度上下50cm內(nèi)尋找特征為豎直線段且高度固定大梁前端特征；最后在吊具后方尋找特征為邊沿激光射線長(zhǎng)度突變的吊具特征；2)特征匹配校核：a)若利用上一時(shí)刻計(jì)算出的有效的激光掃描儀位置推算出的前鞍梁位置附近50cm內(nèi)存在鞍梁特征線段，則該線段為前鞍梁；b)若利用上一時(shí)刻計(jì)算出的有效的激光掃描儀位置推算出的后鞍梁位置附近50cm內(nèi)存在鞍梁特征線段，則此線段為后鞍梁；c)若利用上一時(shí)刻計(jì)算出的有效的激光掃描儀位置推算出的大梁前端位置附近50cm內(nèi)存在大梁前端特征線段，則此線段為大梁前端；d)如果a)、b)、c)都不滿足，若存在兩個(gè)鞍梁特征線段間距接近鞍梁間距，則該兩個(gè)鞍梁特征線段為兩側(cè)鞍梁；(2)將前鞍梁在激光直角坐標(biāo)系下的位置取反得到激光掃描儀在大車直角坐標(biāo)系中的位置OffsetX；(3)將激光直角坐標(biāo)通過(guò)平移變換成大車直角坐標(biāo)，平移距離為OffsetX；步驟四、將激光當(dāng)前幀數(shù)據(jù)加入到歷史幀數(shù)組中進(jìn)行數(shù)據(jù)拼接，得到船舶輪廓：(1)將岸橋下空間劃分為5cm見(jiàn)方的格子，將不同時(shí)刻激光掃描幀內(nèi)的激光點(diǎn)落在格子內(nèi)形成的格點(diǎn)圖進(jìn)行累加拼接；(2)利用編碼器信息結(jié)合掃描到的岸橋的輪廓，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行劃分得到船上點(diǎn)，對(duì)所有船上點(diǎn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，找出其在格點(diǎn)圖中對(duì)應(yīng)的位置，即為船舶輪廓。本發(fā)明進(jìn)一步提供了一種利用船舶輪廓識(shí)別方法進(jìn)行吊具排位識(shí)別的方法，求出所有船上點(diǎn)中x坐標(biāo)最大的點(diǎn)和x坐標(biāo)最小的點(diǎn)，從而得到船的兩側(cè)邊緣位置，兩側(cè)邊緣位置取中點(diǎn)即得到船體中心位置；根據(jù)碼頭作業(yè)系統(tǒng)TOS獲取的船型信息，即可求得知船艙的總排數(shù)和排位分布；根據(jù)吊具的位置求得當(dāng)前吊具所在的排位，若當(dāng)前吊具所在的排位與TOS給出的當(dāng)前作業(yè)的目標(biāo)排不一致，則發(fā)出當(dāng)前作業(yè)排位不正確的報(bào)警提示。本發(fā)明還進(jìn)一步提供了一種利用船舶輪廓識(shí)別方法實(shí)現(xiàn)吊具防撞的方法，對(duì)尋找到的吊具特征進(jìn)行匹配校核識(shí)別出吊具位置，結(jié)合編碼器位置確定的吊具高度，若二者相減差距小于50cm即認(rèn)為吊具位置識(shí)別正確；然后對(duì)激光數(shù)據(jù)建立的障礙物地圖進(jìn)行遍歷，如果障礙物與吊具之間的距離小于設(shè)定的安全距離，則進(jìn)行減速控制。本發(fā)明還進(jìn)一步提供了一種利用船舶輪廓識(shí)別方法實(shí)現(xiàn)船舶傾斜角度報(bào)警的方法，其特征在于：對(duì)船上結(jié)構(gòu)的上平面進(jìn)行直線擬合，求得直線斜率，對(duì)斜率求正切即得到船舶傾斜角度，當(dāng)傾斜角度大于設(shè)定的安全角度時(shí)，則進(jìn)行船艙傾斜報(bào)警提示。本發(fā)明還進(jìn)一步提供了一種利用船舶輪廓識(shí)別方法實(shí)現(xiàn)船舶離幫報(bào)警的方法，對(duì)船兩側(cè)邊沿進(jìn)行水平位置跟蹤，計(jì)算出當(dāng)前船舶中心到岸邊距離，當(dāng)距離發(fā)生明顯變化，大于設(shè)定的偏離值時(shí)，則進(jìn)行船艙離幫報(bào)警提示。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的積極效果是：通過(guò)對(duì)現(xiàn)有的船舶輪廓掃描系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，應(yīng)用最新的激光掃描輪廓識(shí)別技術(shù)，通過(guò)識(shí)別船上排位和吊具位置，防止由于指揮手或司機(jī)人為失誤引起的裝船位置錯(cuò)誤；同時(shí)能對(duì)船舶晃動(dòng)、離幫等危險(xiǎn)情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)報(bào)警；并通過(guò)應(yīng)用最新激光掃描儀產(chǎn)品降低了成本。具體表現(xiàn)如下：1.采用激光掃描儀對(duì)船舶輪廓進(jìn)行完整掃描；2.對(duì)船舶輪廓進(jìn)行分析，求得排位分布；結(jié)合碼頭作業(yè)系統(tǒng)給出的信息，判斷當(dāng)前作業(yè)排位是否正確；3.對(duì)船舶位置和形狀特征持續(xù)監(jiān)測(cè)，檢測(cè)傾斜和離幫。附圖說(shuō)明本發(fā)明將通過(guò)例子并參照附圖的方式說(shuō)明，其中：圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明的坐標(biāo)系定義示意圖；圖3為船舶和吊具等的輪廓圖。具體實(shí)施方式一種集裝箱碼頭岸橋下的船舶輪廓識(shí)別和吊具防撞系統(tǒng)，如圖1所示，包括岸橋(岸邊橋式起重機(jī))1、大臂2、小車駕駛室3、吊具4、小車5、鞍梁6、集裝箱船體7、船上建筑8、船上集裝箱9、岸邊10、激光掃描儀11、激光掃描光束12等。所述小車5設(shè)置在岸橋1的大臂2上，在小車駕駛室3內(nèi)裝有控制器及其所需電源、岸橋PLC控制系統(tǒng)和顯示器，所述控制器分別與顯示器和岸橋PLC控制系統(tǒng)連接；所述激光掃描儀11安裝在小車5前部，并通過(guò)數(shù)據(jù)和電源電纜與小車駕駛室3內(nèi)的控制器連接，激光掃描儀11接受控制器發(fā)出的信號(hào)對(duì)吊具和船舶輪廓進(jìn)行掃描，并將掃描數(shù)據(jù)傳送給控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)處理?？刂破鞯墓δ苁菍?shí)現(xiàn)激光掃描儀的控制和數(shù)據(jù)采集、船型輪廓的識(shí)別和防碰撞運(yùn)算等功能，并通過(guò)與PLC接口實(shí)現(xiàn)信息的獲取和控制命令的下發(fā)。PLC為岸橋的核心電氣控制設(shè)備，負(fù)責(zé)將小車編碼器、起升編碼器、吊具的開(kāi)閉鎖狀態(tài)等信息發(fā)送給控制器，并接收控制器的指令實(shí)現(xiàn)控制的執(zhí)行。激光掃描儀11對(duì)其正下方進(jìn)行連續(xù)掃描，可以獲取船上集裝箱9的堆碼輪廓和集裝箱船體7的船型輪廓等掃描數(shù)據(jù)。掃描數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)控制器處理后，形成可靠的船型輪廓信息。激光掃描儀包括但不限于二維激光掃描儀/激光雷達(dá)和三維激光掃描儀/激光雷達(dá)。由于輪船位置和輪廓不會(huì)突變，因此利用歷史信息對(duì)激光盲區(qū)進(jìn)行補(bǔ)全，并能檢測(cè)輪船晃動(dòng)。一、船舶輪廓識(shí)別方法如下：步驟一、初始化安裝和結(jié)構(gòu)參數(shù)激光安裝參數(shù)包括安裝高度、安裝傾角、激光到吊具距離；結(jié)構(gòu)參數(shù)包括鞍梁高度、鞍梁寬度、鞍梁距離、大梁前端高度、大梁到前鞍梁距離等。步驟二、將激光掃描極坐標(biāo)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到激光直角坐標(biāo)系：首先利用激光掃描儀的安裝參數(shù)，以激光掃描儀的安裝位置為坐標(biāo)系原點(diǎn)，將激光掃描極坐標(biāo)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到笛卡爾坐標(biāo)系(直角坐標(biāo)系)：x＝radial*cos(angle-AngleOffset)；y＝radial*sin(angle-AngleOffset)；其中，x、y表示笛卡爾坐標(biāo)系中激光掃描點(diǎn)位置，radial、angle表示極坐標(biāo)下掃描點(diǎn)到激光掃描儀距離和角度，AngleOffset表示激光安裝角度補(bǔ)償值。步驟三、將激光直角坐標(biāo)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到岸橋直角坐標(biāo)系：本系統(tǒng)主要用到兩個(gè)坐標(biāo)系，激光坐標(biāo)系和岸橋坐標(biāo)系(即大車坐標(biāo)系)，如圖2所示：其中，激光坐標(biāo)系O1以激光掃描儀為原點(diǎn)，水平方向朝向大臂前端為x軸正方向，豎直向上為y軸正方向。上述步驟二坐標(biāo)轉(zhuǎn)換出來(lái)的激光數(shù)據(jù)點(diǎn)坐標(biāo)為此坐標(biāo)系下數(shù)值。由于激光安裝在小車上，隨小車移動(dòng)，而船舶輪廓與岸橋本體之間相對(duì)不動(dòng)，因此為了后續(xù)計(jì)算，需要將激光點(diǎn)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換到與岸橋固定不動(dòng)的坐標(biāo)系O2下。岸橋坐標(biāo)系x軸和y軸的方向與激光坐標(biāo)系平行，原點(diǎn)選取為前鞍梁中點(diǎn)在激光坐標(biāo)系x軸上的投影。因此，從激光坐標(biāo)系到岸橋坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換，只需要平移一個(gè)激光到前鞍梁的水平距離，此距離定義為OffsetX。(1)確定前鞍梁在激光坐標(biāo)系內(nèi)位置：直接尋找明顯的前鞍梁特征；或者找到后鞍梁、利用前、后鞍梁的固定距離得到；或者尋找大梁前端，利用大梁前端到前鞍梁的固定距離得到前鞍梁位置；或者找到間距接近鞍梁間距的兩個(gè)鞍梁得到。具體的方法如下：1)區(qū)域內(nèi)尋找特征首先在鞍梁高度附近(上下50cm內(nèi))尋找鞍梁特征，其特征為水平線段，長(zhǎng)度固定；然后在大梁高度范圍附近(上下50cm內(nèi))尋找大梁前端，其特征為豎直線段，高度固定；最后在吊具后方尋找吊具特征，其特征為邊沿激光射線長(zhǎng)度突變。2)特征匹配校核由于岸橋結(jié)構(gòu)固定不變，因此鞍梁、大梁前端之間位置相對(duì)固定。選取前鞍梁為坐標(biāo)原點(diǎn)，結(jié)合上一次計(jì)算出的激光掃描儀位置OffsetX，對(duì)找到的特征進(jìn)行匹配和多余特征的剔除。具體來(lái)說(shuō)，如果上一時(shí)刻計(jì)算出過(guò)有效的激光掃描儀位置OffsetX(與PLC位置核對(duì)誤差小于50cm為有效)，且利用此激光位置推算出的前鞍梁位置附近50cm內(nèi)存在鞍梁線段，則此線段為前鞍梁；如果上一時(shí)刻計(jì)算出過(guò)有效的激光掃描儀位置OffsetX(與PLC位置核對(duì)誤差小于50cm為有效)，且利用此激光位置推算出的后鞍梁位置附近50cm內(nèi)存在鞍梁線段，則此線段為后鞍梁；如果上一時(shí)刻計(jì)算出過(guò)有效的激光掃描儀位置OffsetX(與PLC位置核對(duì)誤差小于50cm為有效)，且利用此激光位置推算出的大梁前端位置附近50cm內(nèi)存在大梁前端線段，則此線段為大梁前端；如果以上都不滿足，若有兩個(gè)鞍梁線段間距接近鞍梁間距(即：誤差不超過(guò)50cm)，則其為兩側(cè)鞍梁。(2)激光掃描儀與前鞍梁相對(duì)位置計(jì)算(作用是為了對(duì)吊具和船舶輪廓進(jìn)行區(qū)分，以排除吊具點(diǎn)對(duì)輪廓的影響)匹配完成后，根據(jù)前鞍梁位置，計(jì)算激光掃描儀在岸橋坐標(biāo)系x軸方向的位置。激光掃描儀位置即等于前鞍梁在激光直角坐標(biāo)系下的位置取反。(3)將激光直角坐標(biāo)通過(guò)平移變換成大車直角坐標(biāo)：每個(gè)激光點(diǎn)相對(duì)岸橋坐標(biāo)系的位置也可以求出，計(jì)算方法為：激光點(diǎn)在岸橋坐標(biāo)系下的x＝激光點(diǎn)在激光坐標(biāo)系下的x-激光到前鞍梁距離OffsetX；步驟四、通過(guò)激光數(shù)據(jù)拼接得到船舶輪廓：由于不同時(shí)刻激光視野不同，下方障礙物會(huì)被遮擋。因此要對(duì)激光數(shù)據(jù)進(jìn)行拼接，組成完整輪廓信息。當(dāng)前幀數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到岸橋坐標(biāo)系后，將當(dāng)前幀數(shù)據(jù)加入到激光數(shù)據(jù)歷史幀數(shù)組中，因此可以針對(duì)輪廓圖中的格點(diǎn)進(jìn)行坐標(biāo)點(diǎn)累加拼接。具體拼接方法為，首先將岸橋下空間劃分為格點(diǎn)圖，每個(gè)小格子寬度為5cm。每個(gè)格子有占用或不占用兩種狀態(tài)。如果當(dāng)前激光掃描幀內(nèi)有激光點(diǎn)落在格子內(nèi)，則格子置為占用狀態(tài)。這樣，不同時(shí)刻的激光數(shù)據(jù)在格點(diǎn)圖內(nèi)形成累加拼接，補(bǔ)全了單幀數(shù)據(jù)的視野殘缺。由于開(kāi)閉鎖導(dǎo)致提放箱，會(huì)引起船舶輪廓變化，因此當(dāng)檢測(cè)到吊具開(kāi)閉鎖，則對(duì)此時(shí)吊具所在位置附近(吊具中心點(diǎn)x前后150CM)的格點(diǎn)清零，重新累計(jì)激光點(diǎn)。利用編碼器信息結(jié)合掃描到的岸邊橋式起重機(jī)的輪廓，可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分割，劃分為船上點(diǎn)和地面點(diǎn)。劃分方法為，從鞍梁位置開(kāi)始，向海測(cè)方向查找第一個(gè)高度超過(guò)鞍梁的點(diǎn)，此點(diǎn)往前所有點(diǎn)劃分為船上點(diǎn)。對(duì)船上點(diǎn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，求x坐標(biāo)的最大最小值，可以得到船的兩側(cè)邊緣位置。兩側(cè)邊緣位置取中點(diǎn)，即為船舶中心。對(duì)所有船上點(diǎn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，找出其在格點(diǎn)圖中對(duì)應(yīng)的位置，即為船舶輪廓，如圖3所示。二、吊具排位識(shí)別方法：利用第一部分識(shí)別出的船舶兩側(cè)邊緣位置即能得到船體(即兩側(cè)邊緣之間的部分)，從而求得船體中心位置。由于船上排位劃分依據(jù)的是距離船體中心的距離，因此可以根據(jù)預(yù)先通過(guò)碼頭作業(yè)系統(tǒng)TOS獲取的船型信息，得知此船總排數(shù)和排位分布。根據(jù)排位分布，可以知道每排距離船中心的位置，因此當(dāng)知道吊具位置，就可以求得當(dāng)前吊具所在的排位。TOS中還可以獲得當(dāng)前作業(yè)的目標(biāo)排，與當(dāng)前吊具所在排比較，如果所在排位不正確，系統(tǒng)可以通過(guò)聲光提示或控制吊具旋鎖的方式防止將集裝箱放在錯(cuò)誤排位。排位計(jì)算公式為：P＝floor(|D|/Dis)*2(雙數(shù)側(cè))和P＝floor(|D|/Dis)*2+1(單數(shù)側(cè))。其中，P代表排號(hào)，floor代表向下取整，D代表吊具到船中心位置，Dis代表排間距。其中雙單數(shù)由船舶方向決定，需要提前輸入。三、防撞實(shí)現(xiàn)方法如下：1、結(jié)合編碼器位置，對(duì)激光識(shí)別出的吊具特征進(jìn)行匹配校核。前述已經(jīng)根據(jù)吊具特征(與激光的x方向距離一定，切邊沿激光射線長(zhǎng)度突變)識(shí)別出了吊具位置，通過(guò)編碼器可以得出吊具鋼纜長(zhǎng)度即吊具高度，兩者相減差距小于50cm即認(rèn)為吊具位置識(shí)別正確。2、對(duì)激光數(shù)據(jù)建立的障礙物地圖進(jìn)行遍歷，如果有障礙物離吊具s位置太近(小于用戶指定的安全距離)，則進(jìn)行減速控制。四、船舶傾斜角度報(bào)警實(shí)現(xiàn)方法：對(duì)船上結(jié)構(gòu)的上平面(如集裝箱頂面、船艙頂面)進(jìn)行直線擬合，可得直線斜率，對(duì)斜率求正切可以求出其傾斜角度，如果角度過(guò)大(大于用戶指定的安全范圍)，則進(jìn)行聲光報(bào)警。上平面的識(shí)別方法為，判斷每個(gè)掃描點(diǎn)到其左右兩側(cè)兩個(gè)點(diǎn)的x、y位置差，如果x差小于15cm、y差小于5cm則認(rèn)為該點(diǎn)及其左右兩側(cè)兩個(gè)點(diǎn)屬于一個(gè)平面上的直線，y差大于5cm的位置為該直線的端點(diǎn)。首先對(duì)直線段進(jìn)行切分，排除、斷點(diǎn)，只對(duì)足夠長(zhǎng)(大于4m)的直線段進(jìn)行擬合。直線擬合采用最小二乘方法，給定數(shù)據(jù)點(diǎn)pi(xi,yi)，其中i＝1,2,…,m。求近似直線y＝φ(x)。并且使得近似直線與y＝f(x)的偏差平方和最小。近似直線在點(diǎn)pi處的偏差δi＝φ(xi)-y，i＝1,2,...,m。五、船舶離幫報(bào)警實(shí)現(xiàn)方法：對(duì)船上結(jié)構(gòu)的角點(diǎn)，特別是船兩側(cè)邊沿進(jìn)行水平位置跟蹤，可以求出當(dāng)前船舶中心到岸邊距離。其識(shí)別方法見(jiàn)輪廓識(shí)別部分的步驟四。當(dāng)距離發(fā)生明顯變化(例如偏離了100cm，具體值可以配置設(shè)定)，說(shuō)明發(fā)生離幫情形，即進(jìn)行聲光報(bào)警。報(bào)警提示動(dòng)作包括但不限于聲光報(bào)警，也可通過(guò)文字提示、震動(dòng)、減速停車、網(wǎng)絡(luò)報(bào)警等方式。本發(fā)明的工作原理是：系統(tǒng)包括核心器件為控制器、激光掃描儀，及顯示器、電源適配器、交換機(jī)、線纜等附件。系統(tǒng)硬件核心設(shè)備是激光掃描儀和控制器，其與PLC、小車編碼器、起升編碼器、指示燈和控制開(kāi)關(guān)等設(shè)備共同實(shí)現(xiàn)防碰撞控制。該系統(tǒng)利用長(zhǎng)距離激光掃描儀，通過(guò)掃描岸橋鞍梁和大臂前端橫梁，建立固定坐標(biāo)系；結(jié)合岸橋PLC控制系統(tǒng)提供的編碼器信息和激光掃描輪廓，對(duì)船舶輪廓進(jìn)行掃描識(shí)別和歷史信息補(bǔ)全；同時(shí)利用船舶排位對(duì)稱和船舶寬度、艙深度等信息，構(gòu)建船舶箱位圖，可與箱號(hào)識(shí)別系統(tǒng)和碼頭作業(yè)系統(tǒng)交互，實(shí)現(xiàn)作業(yè)指令的自動(dòng)下發(fā)和校核。