CN111047911A - 一种基于电子海图的海上事故预警导航方法 - Google Patents
一种基于电子海图的海上事故预警导航方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明属于海上导航技术领域，尤其涉及一种基于电子海图的海上事故预警导航方法。包括：获取当前船舶当前位置至预先设定的目标港口海域的电子海图信息，在电子海图上显示当前航线和当前航行信息；获取当前航线所在预设范围内海域的历史海上事故信息；判断当前航线是否经过历史海上事故地区；若当前航线经过历史海上事故地区，则使用第一警示色显示处于历史海上事故地区的第一部分航线，并在电子海图中显示；判断当前船舶的当前位置与第一部分航线的距离是否小于第一阈值，若是，则进行第一预警提示，并显示事故的信息。该方法减少人工手动作业、提高决策效率，同时提供安全的航行路线，保证船舶的安全航行。
Description
技术领域
本发明属于海上导航技术领域，尤其涉及一种基于电子海图的海上事故预警导航方法。
背景技术
目前，航运业在世界运输领域已经占据了极为重要的地位。为了保障船舶航行的安全性、提高航运的经济效益，同时使海上运输更加合理化，海上导航应运而生。
近年来，随着海上运输船舶数量不断增长，形成了密集而复杂的交通局面，同时随着物流供应链的发展，对海上交通运输成本与效率提出了更高的要求，加上复杂多变的海上条件，致使海上交通运输在安全、效率与节能上相互形成了矛盾，导致海上交通事故仍不断发生。
针对以上问题，海上事故预警导航应运而生。但是，现有的海上事故预警导航过于依赖人工，有时无法提早或及时避开海上事故常发区域，不能保证船舶的航行安全。
发明内容
(一)要解决的技术问题
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种基于电子海图的海上事故预警导航方法，减少人工手动作业、提高决策效率，同时提供安全的航行路线，保证船舶的安全航行。
(二)技术方案
一种基于电子海图的海上事故预警导航方法，包括如下步骤：
101、获取当前船舶当前位置至预先设定的目标港口海域的电子海图信息，在电子海图上显示当前航线和当前航行信息；
102、获取当前航线所在预设范围内海域的历史海上事故信息；所述历史海上事故信息包括历史海上事故地区、事故发生时间及事故发生原因；
103、判断当前航线是否经过历史海上事故地区；
104、若当前航线经过历史海上事故地区，则使用第一警示色显示处于历史海上事故地区的第一部分航线，将所述历史海上事故地区进行标注，并在电子海图中显示；
105、判断当前船舶的当前位置与第一部分航线的距离是否小于第一阈值，若是，则进行第一预警提示，并显示事故发生的信息。
进一步地，还包括：
106、实时获取由港监播发的航行警告信息，所述航行警告信息包括事故正在发生区域或临时禁航区域；
107、判断当前航线是否经过事故正在发生区域或临时禁航区域；
108、若当前航线经过事故正在发生区域或临时禁航区域，则使用第二警示色显示处于事故正在发生区域或临时禁航区域的第二部分航线，将所述事故正在发生区域或临时禁航区域进行标注，并在电子海图中显示；
109、判断当前船舶的当前位置与第二部分航线的距离是否小于第二阈值，若是，则进行第二预警提示，并结合实时获取的当前船舶的航行信息得到第一有效绕行方案。
进一步地，还包括：
110、接收船舶感知设备获取的数据并进行融合得到融合数据，基于所述融合数据，利用聚类算法分析得到航道拥挤区域；
111、判断当前航线是否经过航道拥挤区域；
112、若当前航线经过航道拥挤区域，则使用第三警示色显示处于航道拥挤区域的第三部分航线，将所述航道拥挤区域进行标注，并在电子海图中显示；
113、判断当前船舶的当前位置与第三部分航线的距离是否小于第三阈值，若是，则进行第三预警提示，并结合实时获取的当前船舶的航行信息规划得到第二有效绕行方案。
进一步地，还包括：
114、若当前航线发生改变，则将改变后的航线作为新的当前航线，返回步骤102。
进一步地，在步骤104中，若当前航线不经过历史海上事故地区，则直接转到步骤106；
在步骤108中，若当前航线不经过事故正在发生区域或临时禁航区域，则直接转到步骤110；
在步骤112中，若当前航线不经过航道拥挤区域，则直接转到步骤114。
进一步地，在步骤105中，若当前船舶的当前位置与第一部分航线的距离大于等于第一阈值，则直接转到步骤106；
在步骤109中，若当前船舶的当前位置与第二部分航线的距离大于等于第二阈值，则直接转到步骤110；
在步骤113中，若当前船舶的当前位置与第二部分航线的距离大于等于第三阈值，则直接转到步骤114。
进一步地，所述第一预警提示、第二预警提示、第三预警提示均包括语音报警信息和显示报警信息。
进一步地，所述第一有效绕行方案、第二有效绕行方案均包括三个备选方案，分别为距离最短航线、时间最短航线和其他航线。
进一步地，将所述历史海上事故地区、事故正在发生区域或临时禁航区域、航道拥挤区域以不同颜色或形状的形式在电子海图中显示。
进一步地，所述融合数据包括其他船舶的信息、水深和渔网分布信息，基于渔网分布信息得到渔网密集度；
其中，其他船舶的信息包括海上移动通信业务标识、航速、经度、纬度、艏向、船长、船宽；渔网分布信息包括渔网与当前船舶的距离、渔网相对当前船舶的方位；
基于所述其他船舶的信息，得到船舶簇交通流速度和航道交通流速度；
航道拥挤区域的判定标准为：船舶簇交通流速度小于等于航道交通流速度，和/或，
水深小于等于预设最小安全水深阈值，和/或，
渔网密集度大于等于预设渔网密集预警阈值。
进一步地，所述当前船舶的航行信息包括：船舶运动信息、环境信息和障碍物信息。
进一步地，所述船舶感知设备包括风速风向仪、雷达、声纳、AIS、GPS、测深仪、罗经和摄像机。
(三)有益效果
(1)本发明提供的基于电子海图的海上事故预警导航方法，将历史信息、航警信息、感知信息与电子海图叠加显示作为安全航行基础依据，对船舶经过历史事故发生地区、海上事故正在发生区域、临时禁航区域、交通拥挤区域进行预警提示，并在经过海上事故正在发生区域、临时禁航区域、交通拥挤区域时给出有效的绕行避让方案。
(2)本发明中在经过海上事故正在发生区域、临时禁航区域、交通拥挤区域时给出有效的绕行避让方案是基于原本规划路线，只在局部进行避让规划，无需重新全局规划，防止偏离原航线较远和重新全局规划而造成能源消耗和资源浪费。
(3)获取历史海上事故信息，将历史海上事故区域自动标绘在电子海图上用于作为航线规划依据以及预警，解决航海人员对海区不熟悉无法做出正确决策的问题；实时获取航行警告信息，将海上正在发生事故区域或临时禁航区域自动标绘在电子海图上用于预警以及生成绕行避让方案；根据船舶感知设备的融合数据，利用聚类算法分析交通拥挤区域并自动标绘在电子海图上用于预警以及生成绕行避让方案；将信息自动标绘在电子海图中，减少航海人员的工作难度。
(4)将航行警告信息与电子海图融合，避免海图与航行警告信息分别分析造成的决策滞后现象，提高了工作效率和船舶航行的安全。
(5)根据交通拥挤区域分析做出避让方案，防止船舶进入拥挤航区、延缓航行进度、增大营运成本。
(6)采用语音报警和显示报警结合的预警提示，引起航海人员的注意，防止航海人员忙于其他工作而未及时发现危险局面的出现。
(7)具有规划航线备选功能，在保证航行的前提下，为航海人员提供更多的航行路线方案，解决航海人员对不熟悉海区无法规划有效航线的问题。
附图说明
图1为本发明提供的基于电子海图的海上事故预警导航方法的流程图。
具体实施方式
为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。
实施例1
本实施例提供一种基于电子海图的海上事故预警导航方法，在该方法中的执行主体为当前船舶的控制中心，包括如下步骤：
101、获取当前船舶当前位置至预先设定的目标港口海域的电子海图信息，在电子海图上显示当前航线和当前航行信息。
所述电子海图信息可以是当前船舶根据历史信息存储的电子海图信息，也可以是当前船舶与岸基控制中心进行信息交互获取的电子海图信息。
102、获取当前航线所在预设范围内海域的历史海上事故信息；所述历史海上事故信息包括历史海上事故地区及事故发生时间。
所述历史海上事故信息可以是当前船舶根据历史信息存储的历史海上事故信息，也可以是当前船舶与岸基控制中心进行信息交互获取的历史海上事故信息。
103、判断当前航线是否经过历史海上事故地区。
104、若当前航线经过历史海上事故地区，则使用第一警示色显示处于历史海上事故地区的第一部分航线，将所述历史海上事故地区进行标注，并在电子海图中显示。
105、判断当前船舶的当前位置与第一部分航线的距离是否小于第一阈值，若是，则进行第一预警提示，并显示事故发生的信息。
106、实时获取由港监播发的航行警告信息，所述航行警告信息包括事故正在发生区域或临时禁航区域。
107、判断当前航线是否经过事故正在发生区域或临时禁航区域。
108、若当前航线经过事故正在发生区域或临时禁航区域，则使用第二警示色显示处于事故正在发生区域或临时禁航区域的第二部分航线，将所述事故正在发生区域或临时禁航区域进行标注，并在电子海图中显示。
109、判断当前船舶的当前位置与第二部分航线的距离是否小于第二阈值，若是，则进行第二预警提示，并结合实时获取的当前船舶的航行信息得到第一有效绕行方案。
具体地，当前船舶的航行信息包括：船舶运动信息、环境信息和障碍物信息。
110、接收船舶感知设备获取的数据并进行融合得到融合数据，基于所述融合数据，利用聚类算法分析得到航道拥挤区域。
融合数据是为了通过多个感知设备获得比单一感知设备更充分的信息，可以一定程度上修正误差，改进数据的质量。
具体地，所述融合数据包括其他船舶的信息、水深和渔网分布信息，基于渔网分布信息得到渔网密集度；
其中，其他船舶的信息包括海上移动通信业务标识、航速、经度、纬度、艏向、船长、船宽；渔网分布信息包括渔网与当前船舶的距离、渔网相对当前船舶的方位；
基于所述其他船舶的信息，得到船舶簇交通流速度和航道交通流速度；
航道拥挤区域的判定标准为：船舶簇交通流速度小于等于航道交通流速度，和/或，
水深小于等于预设最小安全水深阈值，和/或，
渔网密集度大于等于预设渔网密集预警阈值。
船舶感知设备包括风速风向仪、雷达、声纳、AIS、GPS、测深仪、罗经和摄像机。
111、判断当前航线是否经过航道拥挤区域。
112、若当前航线经过航道拥挤区域，则使用第三警示色显示处于航道拥挤区域的第三部分航线，将所述航道拥挤区域进行标注，并在电子海图中显示。
113、判断当前船舶的当前位置与第三部分航线的距离是否小于第三阈值，若是，则进行第三预警提示，并结合实时获取的当前船舶的航行信息规划得到第二有效绕行方案。
114、若当前航线发生改变，则将改变后的航线作为新的当前航线，返回步骤102。
进一步地，在步骤104中，若当前航线不经过历史海上事故地区，则直接转到步骤106；
在步骤108中，若当前航线不经过事故正在发生区域或临时禁航区域，则直接转到步骤110；
在步骤112中，若当前航线不经过航道拥挤区域，则直接转到步骤114。
进一步地，在步骤105中，若当前船舶的当前位置与第一部分航线的距离大于等于第一阈值，则直接转到步骤106；
在步骤109中，若当前船舶的当前位置与第二部分航线的距离大于等于第二阈值，则直接转到步骤110；
在步骤113中，若当前船舶的当前位置与第二部分航线的距离大于等于第三阈值，则直接转到步骤114。
进一步地，上述步骤中所述第一预警提示、第二预警提示、第三预警提示均包括语音报警信息和显示报警信息；所述第一有效绕行方案、第二有效绕行方案均包括三个备选方案，分别为距离最短航线、时间最短航线和其他航线；将所述历史海上事故地区、事故正在发生区域或临时禁航区域、航道拥挤区域以不同颜色或形状的形式在电子海图中显示。
实施例2
本实施例提供的基于电子海图的海上事故预警导航方法，包括如下步骤：
步骤A1、获取当前船舶当前位置至预先设定的目标港口海域的电子海图信息，将当前航线信息标绘在电子海图上。
所述标绘由程序自主完成，无需人工参与。
步骤A2、从数据库中获取当前航线所在预设范围内的海域的历史海上事故信息。所述历史海上事故信息包括历史海上事故地区及事故发生时间等。
步骤A3、判断当前航线是否经过历史海上事故地区，若是继续步骤A4，否则，转到步骤A7。
步骤A4、使用第一警示色显示处于历史海上事故地区的第一部分航线，并在电子海图中显示。同时，将所述历史海上事故地区以颜色或符号进行标注，并在电子海图中显示。
进一步地，为防止面信息遮挡点状信息，所以应该首先显示面信息，再显示点信息，图层加载顺序是先面后点。
步骤A5、判断当前船舶的当前位置与第一部分航线的距离是否小于第一阈值，若是继续步骤A6，否则，转到步骤A7。
步骤A6、进行第一预警提示，并显示事故发生的信息。
步骤A7、实时获取由港监通过港口无线电台播发的航行警告信息。所述航行警告信息包括事故正在发生区域或临时禁航区域。
步骤A8、判断当前航线是否经过事故正在发生区域或临时禁航区域，若是继续步骤A9，否则，转到步骤A12。
步骤A9、使用第二警示色显示处于事故正在发生区域或临时禁航区域的第二部分航线，并在电子海图中显示。同时，将所述事故正在发生区域或临时禁航区域以颜色或符号进行标注，并在电子海图中显示。
步骤A10、判断当前船舶的当前位置与第二部分航线的距离是否小于第二阈值，若是继续步骤A11，否则，转到步骤A12。
步骤A11、进行第二预警提示，并结合实时获取的当前船舶的航行信息规划得到第一有效绕行方案。
具体地，所述航行信息包括船舶运动信息、环境信息和障碍物信息。
进一步地，船舶运动信息包括：船舶位置、航速和航向等；
环境信息包括：风速、风向、浪高和水深等；
障碍物信息包括：海上和海底碍航物相对当前船舶的方位和距离、其他船舶的静态、动态信息。其中，其他船舶的静态信息包括：船长、船宽、船舶类型、目标港等，其他船舶的动态信息包括：位置、航速、航向等信息。
步骤A12、接收船舶感知设备获取的数据并进行融合得到融合数据，基于所述融合数据，利用聚类算法分析得到航道拥挤区域。
具体地，所述融合数据包括其他船舶的信息、水深和渔网分布信息，基于渔网分布信息得到渔网密集度；
其中，其他船舶的信息包括海上移动通信业务标识、航速、经度、纬度、艏向、船长、船宽；渔网分布信息包括渔网与当前船舶的距离、渔网相对当前船舶的方位；
基于所述其他船舶的信息，得到船舶簇交通流速度和航道交通流速度；
航道拥挤区域的判定标准为：船舶簇交通流速度小于等于航道交通流速度，和/或，
水深小于等于预设最小安全水深阈值，和/或，
渔网密集度大于等于预设渔网密集预警阈值。
船舶感知设备包括风速风向仪、雷达、声纳、AIS、GPS、测深仪、罗经和摄像机。
步骤A13、判断当前航线是否经过航道拥挤区域，若是继续步骤A14，否则，转到步骤A17。
步骤A14、使用第三警示色显示处于航道拥挤区域的第三部分航线，并在电子海图中显示。同时，将所述航道拥挤区域以颜色或符号进行标注，并在电子海图中显示。
步骤A15、判断当前船舶的当前位置与第三部分航线的距离是否小于第三阈值，若是继续步骤A16，否则，转到步骤A17。
步骤A16、进行第三预警提示，并结合实时获取的当前船舶的航行信息规划得到第二有效绕行方案。
步骤A17、判断当前船舶是否到达预先设定的目标港口，若是，航行结束，否则，转到步骤A18。
步骤A18、若当前航线发生改变，则将改变后的航线作为新的当前航线，返回步骤A2，否则，获取当前船舶的航行信息，返回步骤A5。
上述步骤中的第一、第二有效绕行方案均包括三个备选方案，分别为距离最短航线、时间最短航线和其他航线。
上述步骤中的第一、第二、第三预警提示均包括语音报警信息和显示报警信息。语音报警信息会播报事故地区或拥堵航线的警告信息，显示报警信息会在电子海图上将事故地区或拥堵航线标红并有警示符号不停闪烁。
优选地，上述步骤中的海图叠加显示默认显示效果为基础显示，即以数学图形的方式显示事故正在发生或常发海区、拥堵航道的地理空间位置，可以清晰的了解它们之间的位置关系。
优选地，可以建立符号库，增加海图的符号化填充显示，将不同种类的区域利用符号区分开。
以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理，这些描述只是为了解释本发明的原理，不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于电子海图的海上事故预警导航方法，其特征在于，包括如下步骤：
101、获取当前船舶当前位置至预先设定的目标港口海域的电子海图信息，在电子海图上显示当前航线和当前航行信息；
102、获取当前航线所在预设范围内海域的历史海上事故信息；所述历史海上事故信息包括历史海上事故地区、事故发生时间及事故发生原因；
103、判断当前航线是否经过历史海上事故地区；
104、若当前航线经过历史海上事故地区，则使用第一警示色显示处于历史海上事故地区的第一部分航线，将所述历史海上事故地区进行标注，并在电子海图中显示；
105、判断当前船舶的当前位置与第一部分航线的距离是否小于第一阈值，若是，则进行第一预警提示，并显示事故的信息。
2.根据权利要求1所述的基于电子海图的海上事故预警导航方法，其特征在于，还包括：
106、实时获取由港监播发的航行警告信息，所述航行警告信息包括事故正在发生区域或临时禁航区域；
107、判断当前航线是否经过事故正在发生区域或临时禁航区域；
108、若当前航线经过事故正在发生区域或临时禁航区域，则使用第二警示色显示处于事故正在发生区域或临时禁航区域的第二部分航线，将所述事故正在发生区域或临时禁航区域进行标注，并在电子海图中显示；
109、判断当前船舶的当前位置与第二部分航线的距离是否小于第二阈值，若是，则进行第二预警提示，并结合实时获取的当前船舶的航行信息得到第一有效绕行方案。
3.根据权利要求2所述的基于电子海图的海上事故预警导航方法，其特征在于，还包括：
110、接收船舶感知设备获取的数据并进行融合得到融合数据，基于所述融合数据，利用聚类算法分析得到航道拥挤区域；
111、判断当前航线是否经过航道拥挤区域；
112、若当前航线经过航道拥挤区域，则使用第三警示色显示处于航道拥挤区域的第三部分航线，将所述航道拥挤区域进行标注，并在电子海图中显示；
113、判断当前船舶的当前位置与第三部分航线的距离是否小于第三阈值，若是，则进行第三预警提示，并结合实时获取的当前船舶的航行信息规划得到第二有效绕行方案。
4.根据权利要求3所述的基于电子海图的海上事故预警导航方法，其特征在于，还包括：
114、若当前航线发生改变，则将改变后的航线作为新的当前航线，返回步骤102。
5.根据权利要求4所述的基于电子海图的海上事故预警导航方法，其特征在于，在步骤104中，若当前航线不经过历史海上事故地区，则直接转到步骤106；
在步骤108中，若当前航线不经过事故正在发生区域或临时禁航区域，则直接转到步骤110；
在步骤112中，若当前航线不经过航道拥挤区域，则直接转到步骤114。
6.根据权利要求5所述的基于电子海图的海上事故预警导航方法，其特征在于，在步骤105中，若当前船舶的当前位置与第一部分航线的距离大于等于第一阈值，则直接转到步骤106；
在步骤109中，若当前船舶的当前位置与第二部分航线的距离大于等于第二阈值，则直接转到步骤110；
在步骤113中，若当前船舶的当前位置与第二部分航线的距离大于等于第三阈值，则直接转到步骤114。
7.根据权利要求3所述的基于电子海图的海上事故预警导航方法，其特征在于，所述第一预警提示、第二预警提示、第三预警提示均包括语音报警信息和显示报警信息；
所述第一有效绕行方案、第二有效绕行方案均包括三个备选方案，分别为距离最短航线、时间最短航线和其他航线。
8.根据权利要求3所述的基于电子海图的海上事故预警导航方法，其特征在于，将所述历史海上事故地区、事故正在发生区域或临时禁航区域、航道拥挤区域以不同颜色或形状的形式在电子海图中显示。
9.根据权利要求3所述的基于电子海图的海上事故预警导航方法，其特征在于，所述融合数据包括其他船舶的信息、水深和渔网分布信息，基于渔网分布信息得到渔网密集度；
其中，其他船舶的信息包括海上移动通信业务标识、航速、经度、纬度、艏向、船长、船宽；渔网分布信息包括渔网与当前船舶的距离、渔网相对当前船舶的方位；
基于所述其他船舶的信息，得到船舶簇交通流速度和航道交通流速度；
航道拥挤区域的判定标准为：船舶簇交通流速度小于等于航道交通流速度，和/或，
水深小于等于预设最小安全水深阈值，和/或，
渔网密集度大于等于预设渔网密集预警阈值。
10.根据权利要求3所述的基于电子海图的海上事故预警导航方法，其特征在于，所述当前船舶的航行信息包括：船舶运动信息、环境信息和障碍物信息；
所述船舶感知设备包括风速风向仪、雷达、声纳、AIS、GPS、测深仪、罗经和摄像机。
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|---|---|---|---|
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| CN202010043550.7A Pending CN111047911A (zh) | 2020-01-15 | 2020-01-15 | 一种基于电子海图的海上事故预警导航方法 |
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