船舶在靠岸停泊的过程中,有时会由于海风、水流或者不均匀的首尾收揽力的影响,船舶在靠岸码头的过程中,经常会出现平面转动。尤其对于巨型油轮,拥有巨大质量,是无法自行停靠码头的。如果使船舶能够安全靠泊,必须保证平行靠泊,保持船舶首尾线与码头平行。传统的船舶靠泊方式一般采用声纳靠泊,但是声纳探测速度较慢,精度不够准确。本课题提出一种实时测量船舶和码头之间夹角的新方法,即采用激光靠泊方式。装在船舶上的测量系统对码头上的激光光源进行实时跟踪,测量船舶相对于码头的转动角度。本文提出了基于四象限探测器的激光靠泊测角系统,主要对激光靠泊测角系统的测量原理、测量方法、测量系统的结构进行了研究。整个测量系统包括激光捕获、跟踪和瞄准三个工作过程。激光靠泊测角系统中采用CCD粗跟踪探测器得到激光光源的具体方位,然后将激光光源导入到精跟踪测量系统中,精跟踪望远系统时刻跟踪瞄准激光光斑,然后通过四象限探测器、快速反射镜、A/D转换和数据处理单元对激光光斑中心在四象限探测器像敏面上的位置进行测量。根据光斑在四象限探测器光敏面上的位置来计算船舶相对于激光光源的偏转角度。为了增大四象限探测器的动态范围,引入快速反射镜,将光斑维持在四象限探测器中心位置,快速反射镜的偏转角度就是船舶相对于码头的转动角度。为了研究所设计的激光靠泊测角系统是否稳定,本文建立了测量系统中各个部分的模型,对系统的关键部分进行仿真研究。在此基础之上,基于Matlab/Simulink对系统进行了整体仿真研究,验证了系统的稳定性。