專(zhuān)利名稱(chēng):控制河段船舶通行智能輔助指揮系統(tǒng)及指揮方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及內(nèi)河航道通行信號(hào)的揭示及船舶通行指揮、數(shù)字化航道領(lǐng)域,特別是涉及控制河段信號(hào)臺(tái)信號(hào)揭示、船舶通行指揮和控制方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù):
在內(nèi)河航道的一些重點(diǎn)河段設(shè)置有通行信號(hào)臺(tái),信號(hào)臺(tái)通過(guò)信號(hào)揭示對(duì)船舶的通行進(jìn)行指揮控制,使其有序通過(guò)控制河段。目前信號(hào)臺(tái)的工作方式為依靠人工瞭望、VHF電話聯(lián)系來(lái)獲取上下水船位信息,然后憑借信號(hào)員業(yè)務(wù)水平和經(jīng)驗(yàn)揭示通行信號(hào)。采用此種方式,通行指揮控制受信號(hào)員業(yè)務(wù)能力、心情、心理狀態(tài)等多因素影響,準(zhǔn)確性較差、效率較低,降低了控制河段的通航效率;難以主動(dòng)掌握船舶準(zhǔn)確位置,指揮比較被動(dòng);容易被虛報(bào)位置船舶欺瞞,影響信號(hào)揭示準(zhǔn)確性,甚至造成指揮失當(dāng),引發(fā)船舶交通安全事故;人工指揮無(wú)法對(duì)密集通行船舶進(jìn)行科學(xué)高效的控制指揮;信號(hào)揭示和控制指揮信息,及船舶通行情況無(wú)法實(shí)時(shí)記錄和保存。
發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此,為了解決上述問(wèn)題,本發(fā)明公開(kāi)了一種控制河段船舶通行智能輔助指揮系統(tǒng),能提高控制河段的通航效率,主動(dòng)掌握船舶準(zhǔn)確位置。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的控制河段船舶通行智能輔助指揮系統(tǒng),包括
數(shù)據(jù)采集與跟蹤單元,用于采集控制河段指揮斷面內(nèi)船舶AIS信息和視頻信息,并對(duì)目標(biāo)船名進(jìn)行跟蹤;
知識(shí)庫(kù),用于存儲(chǔ)船舶通行指揮原則;
專(zhuān)家系統(tǒng),用于根據(jù)知識(shí)庫(kù)對(duì)數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行推理決策,獲得可通行船舶和穩(wěn)船船舶的信息及相應(yīng)的指揮指令;
中央控制單元,對(duì)數(shù)據(jù)采集與跟蹤單元采集的信息進(jìn)行處理,獲得船舶動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)并存入綜合數(shù)據(jù)庫(kù),并存入綜合數(shù)據(jù)庫(kù),調(diào)用專(zhuān)家系統(tǒng)進(jìn)行推理決策,并用于根據(jù)決策結(jié)果,手動(dòng)或自動(dòng)向信號(hào)揭示單元發(fā)出相應(yīng)指揮指令;
信號(hào)揭示單元,根據(jù)中央控制單元發(fā)出的指揮指令,向可通行船舶和穩(wěn)船船舶發(fā)出指揮信號(hào);
系統(tǒng)自動(dòng)保存并記錄通過(guò)船舶的基本信息,如船名、航速、航向等,以及指揮命令信息。進(jìn)一步,所述船舶數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)包括至少一個(gè)AIS和多個(gè)攝像裝置; 進(jìn)一步,所述指揮指令包括通行信號(hào)指令和通行規(guī)則;
進(jìn)一步,所述信號(hào)揭示單元包括揭示裝置,用于接受通行規(guī)則指令、揭示通行信號(hào); 無(wú)線傳輸裝置,將通行信號(hào)指令和通行規(guī)則轉(zhuǎn)換為無(wú)線信號(hào)并發(fā)送; 進(jìn)一步,所述攝像裝置設(shè)置于云臺(tái)上,所述中央控制子系統(tǒng)還根據(jù)船舶AIS信息和視頻信息進(jìn)行經(jīng)緯度與云臺(tái)運(yùn)行軌跡坐標(biāo)換算,解算出跟蹤軌跡坐標(biāo),以驅(qū)動(dòng)云臺(tái)按跟蹤軌跡坐標(biāo)進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn),對(duì)通行目標(biāo)船舶進(jìn)行跟蹤拍攝。本發(fā)明還提供一種控制河段船舶通行智能輔助指揮方法,包括如下步驟
1)采集控制河段指揮斷面內(nèi)船舶AIS信息和視頻信息;
2)中央控制單元對(duì)數(shù)據(jù)采集與跟蹤單元采集的信息進(jìn)行處理,獲得船舶動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)并存入綜合數(shù)據(jù)庫(kù),并存入綜合數(shù)據(jù)庫(kù),
3)利用專(zhuān)家子系統(tǒng);根據(jù)知識(shí)庫(kù)對(duì)船舶動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行推理決策,獲得可通行船舶和穩(wěn)船船舶的信息及相應(yīng)的指揮指令;
4)根據(jù)中央控制單元發(fā)出的指揮指令,向通行目標(biāo)船舶發(fā)出指揮信號(hào)。進(jìn)一步,所述指揮指令包括通行信號(hào)指令和通行規(guī)則;
進(jìn)一步,所述專(zhuān)家子系統(tǒng)推理決策獲得通行目標(biāo)船舶通行信號(hào)指令和通行規(guī)則; 進(jìn)一步,所述步驟3)中包括將通行信號(hào)指令和通行規(guī)則進(jìn)行解釋的步驟,將信號(hào)進(jìn)行揭示的步驟,以及將通行信號(hào)指令和通行規(guī)則轉(zhuǎn)換為無(wú)線信號(hào)并發(fā)送的步驟; 進(jìn)一步,還包括如下步驟
4)根據(jù)船舶AIS信息和視頻信息進(jìn)行經(jīng)緯度與云臺(tái)運(yùn)行軌跡坐標(biāo)換算,解算出跟蹤軌跡坐標(biāo),驅(qū)動(dòng)云臺(tái)按跟蹤軌跡坐標(biāo)進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn),對(duì)通行目標(biāo)船舶進(jìn)行跟蹤拍攝;
5)系統(tǒng)自動(dòng)保存并記錄通過(guò)船舶的基本信息,如船名、航速、航向等,以及指揮命令信
肩、ο本發(fā)明的有益效果如下將人工智能、AIS、機(jī)器視覺(jué)等技術(shù)用于信號(hào)控制臺(tái),自動(dòng)獲取控制河段目標(biāo)船舶的基本信息,建立以通行規(guī)則和信號(hào)員經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合的決策專(zhuān)家系統(tǒng),代替?zhèn)鹘y(tǒng)的依靠人工觀察、人工報(bào)告、依靠經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行信號(hào)揭示的人工指揮過(guò)程,實(shí)現(xiàn)通行信號(hào)的自動(dòng)揭示。該系統(tǒng)降低了信號(hào)員工作強(qiáng)度、減小了工作壓力,提高了指揮效率和精度、提高了指揮的主動(dòng)性,是數(shù)字化航道的重要組成部分。
為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚,下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述
圖1示出了控制河段船舶通行智能輔助指揮系統(tǒng)實(shí)施示意圖; 圖2示出了控制河段船舶通行智能輔助指揮系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖; 圖3示出了控制河段船舶通行智能輔助指揮方法的流程示意圖。
具體實(shí)施例方式圖1示出了控制河段船舶通行智能輔助指揮系統(tǒng)實(shí)施示意圖;圖2示出了控制河段船舶通行智能輔助指揮系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖;本實(shí)施例的控制河段船舶通行智能輔助指揮系統(tǒng), 包括
數(shù)據(jù)采集與跟蹤單元,包括至少一個(gè)AIS系統(tǒng)和多個(gè)攝像裝置、云臺(tái)、基站控制器、視頻服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和控制軟件組成,用于采集控制河段指揮斷面內(nèi)船舶AIS信息和視頻信息,控制軟件根據(jù)中央控制單元數(shù)據(jù)處數(shù)據(jù)處理軟件提供的云臺(tái)軌跡命令圖像信息控制云臺(tái)攝像機(jī)跟蹤域內(nèi)目標(biāo)船舶,采用全局控制算法,利用攝像機(jī)視野交集實(shí)現(xiàn)區(qū)域多攝像機(jī)交接處無(wú)盲區(qū)跟蹤監(jiān)控。
知識(shí)庫(kù),用于存儲(chǔ)船舶通行指揮原則;
專(zhuān)家系統(tǒng),由綜合數(shù)據(jù)庫(kù)、知識(shí)庫(kù)、推理模塊等組成,用于根據(jù)知識(shí)庫(kù)對(duì)船舶數(shù)據(jù)采集單元獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行推理決策,獲得通行目標(biāo)船舶和穩(wěn)船船舶的信息及相應(yīng)的通行信號(hào)指令和通行規(guī)則;
中央控制單元,對(duì)數(shù)據(jù)采集與跟蹤單元采集的信息進(jìn)行處理,獲得船舶動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)并存入綜合數(shù)據(jù)庫(kù),并存入綜合數(shù)據(jù)庫(kù),調(diào)用專(zhuān)家系統(tǒng)進(jìn)行推理決策,并用于根據(jù)決策結(jié)果,以手動(dòng)或自動(dòng)的方式向信號(hào)揭示單元發(fā)出相應(yīng)指揮指令,并記錄通行船舶的基本信息及指揮命令信息等;
信號(hào)揭示單元,根據(jù)中央控制單元發(fā)出的指揮指令,向通行目標(biāo)船舶和穩(wěn)船船舶發(fā)出指揮信號(hào),具體包括AIS、揭示裝置和無(wú)線傳輸裝置;
所述揭示裝置,用于接受通行規(guī)則指令、揭示通行信號(hào)。所述無(wú)線傳輸裝置,將中央處理單元的決策命令或通行信號(hào)指令和通行規(guī)則轉(zhuǎn)換為無(wú)線信號(hào)并以無(wú)線電波方式發(fā)送給船舶。所述攝像裝置設(shè)置于云臺(tái)上,所述中央控制單元還根據(jù)船舶AIS信息和視頻信息進(jìn)行經(jīng)緯度與云臺(tái)運(yùn)行軌跡坐標(biāo)換算,解算出跟蹤軌跡坐標(biāo),以驅(qū)動(dòng)云臺(tái)按跟蹤軌跡坐標(biāo)進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn),對(duì)通行目標(biāo)船舶進(jìn)行跟蹤拍攝。圖3示出了控制河段船舶通行智能輔助指揮方法的流程示意圖,本實(shí)施例的河段船舶通行智能輔助指揮方法,包括如下步驟
1)采集河段內(nèi)船舶AIS信息和視頻信息;
2)利用專(zhuān)家系統(tǒng),根據(jù)知識(shí)庫(kù)對(duì)數(shù)據(jù)采集單元獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行推理決策,獲得可通行船舶和穩(wěn)船船舶的信息及相應(yīng)的指揮指令;所述指揮指令包括通行信號(hào)指令和通行規(guī)則;
3)根據(jù)中央控制單元發(fā)出的指揮指令,向可通行目標(biāo)船舶和穩(wěn)船船舶發(fā)出指揮信號(hào), 具體的包括將通行信號(hào)進(jìn)行揭示,將通行信號(hào)指令和通行規(guī)則轉(zhuǎn)換為無(wú)線信號(hào)并發(fā)送;
4)根據(jù)船舶AIS信息和視頻信息進(jìn)行經(jīng)緯度與云臺(tái)運(yùn)行軌跡坐標(biāo)換算,解算出跟蹤軌跡坐標(biāo),驅(qū)動(dòng)云臺(tái)按跟蹤軌跡坐標(biāo)進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn),對(duì)通行目標(biāo)船舶進(jìn)行跟蹤拍攝。根據(jù)圖1和圖3,本系統(tǒng)的詳細(xì)工作過(guò)程為
1)數(shù)據(jù)采集與跟蹤單元的AIS設(shè)備的監(jiān)聽(tīng)區(qū)域內(nèi)的AIS信號(hào),判斷是否到達(dá)控制河段的上下游控制線;對(duì)于安有AIS系統(tǒng)的船舶,則進(jìn)入第3步
2)數(shù)據(jù)采集與跟蹤單元的攝像機(jī)獲取上下游控制線區(qū)域的視頻信號(hào),通過(guò)圖像處理, 判斷是否有未安裝AIS的船舶,如有未安裝AIS的船舶,則進(jìn)入第10步。3)數(shù)據(jù)采集與跟蹤單元的AIS自動(dòng)獲取船舶的AIS信息,中央控制單元的數(shù)據(jù)處理模塊將進(jìn)入指揮斷面安有AIS系統(tǒng)的船舶si、s2的AIS進(jìn)行處理,提取相應(yīng)數(shù)據(jù)形成船舶動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù),并存入綜合數(shù)據(jù)庫(kù)。4)中央控制單元調(diào)用專(zhuān)家系統(tǒng)推理模塊對(duì)綜合數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)根據(jù)知識(shí)庫(kù)的規(guī)則進(jìn)行邏輯推理,根據(jù)當(dāng)前航速、貨物類(lèi)型、船型等信息及規(guī)則如“下行船與上行船同時(shí)到達(dá)上、下指揮斷面,指揮下行船通行,上行船應(yīng)在下界限標(biāo)以下穩(wěn)船等候”等自動(dòng)制定通行計(jì)劃,給出進(jìn)入上下游指揮斷面的船舶si、s2的通行規(guī)則命令,即船舶s2在下界限標(biāo)以下穩(wěn)船等候,船舶si通過(guò);
5)人機(jī)接口向工作人員呈現(xiàn)中央控制單元推理出的通行規(guī)則命令并進(jìn)行解釋。該命令可自動(dòng)執(zhí)行或人工確認(rèn)執(zhí)行。選擇人工確認(rèn)執(zhí)行,則信號(hào)員可對(duì)該通行規(guī)則命令進(jìn)行修改, 或人工制定通行規(guī)則;
6)如選擇自動(dòng)執(zhí)行,則船舶接近指揮斷面時(shí),中央處理單元將根據(jù)通行規(guī)則命令向揭示單元發(fā)出命令;
7)信號(hào)揭示接到命令行后,信號(hào)揭示裝置自動(dòng)進(jìn)行信號(hào)揭示,并通過(guò)信號(hào)揭示單元的 AIS和高頻電話進(jìn)行廣播,發(fā)送通行指令。8)中央控制單元的數(shù)據(jù)處理模塊解算目標(biāo)船舶Sl的地理位置數(shù)據(jù),轉(zhuǎn)換為攝像機(jī)云臺(tái)的跟蹤位置指令,驅(qū)動(dòng)相應(yīng)監(jiān)控區(qū)域的攝像機(jī)進(jìn)行跟蹤,及各監(jiān)控區(qū)域攝像機(jī)的交替跟蹤。9)中央控制單元根據(jù)數(shù)據(jù)采集與跟蹤單元提供的船舶動(dòng)態(tài)信息,進(jìn)行可視化實(shí)時(shí)顯不。10)對(duì)于未安裝AIS系統(tǒng)的船舶,如船舶s3,攝像機(jī)采集圖像信息,經(jīng)圖像處理后解算出船舶s3的位置,估算速度,輸入其他相關(guān)數(shù)據(jù)后存入數(shù)據(jù)庫(kù);轉(zhuǎn)到第4步。11)中央控制單元自動(dòng)將通行時(shí)段內(nèi)的所有船舶運(yùn)行軌跡,工作日志、工作狀態(tài)、 航道狀況、操作記錄以及圖像和語(yǔ)音記錄保存到歷史數(shù)據(jù)庫(kù),可作為出現(xiàn)海損事故后確定肇事船舶的有力證據(jù)。授權(quán)用戶(hù)可遠(yuǎn)程查詢(xún)?cè)L問(wèn)信號(hào)臺(tái)工作狀況和航道情況。12)船舶通過(guò)完畢后,操作人員可根據(jù)記錄的相關(guān)參數(shù),對(duì)通行指揮決策過(guò)程進(jìn)行回溯評(píng)估;也可修正相關(guān)規(guī)則。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選并不用于限制本發(fā)明,顯然,本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣,倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi),則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。
權(quán)利要求
1.控制河段船舶通行智能輔助指揮系統(tǒng),其特征在于包括數(shù)據(jù)采集與跟蹤單元,用于采集控制河段指揮斷面內(nèi)船舶AIS信息和視頻信息,并跟蹤目標(biāo)船舶;專(zhuān)家系統(tǒng),用于根據(jù)知識(shí)庫(kù)對(duì)數(shù)據(jù)采集與跟蹤單元獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行推理決策,獲得可通行船舶和穩(wěn)船船舶信息及相應(yīng)的指揮指令;知識(shí)庫(kù),用于存儲(chǔ)船舶通行指揮原則;中央控制單元,對(duì)數(shù)據(jù)采集與跟蹤單元采集的信息進(jìn)行處理,獲得船舶動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)并存入綜合數(shù)據(jù)庫(kù),調(diào)用專(zhuān)家系統(tǒng)進(jìn)行推理決策,并用于根據(jù)決策結(jié)果,手動(dòng)或自動(dòng)向通行信號(hào)揭示子系統(tǒng)發(fā)出相應(yīng)指揮指令;通行信號(hào)揭示單元,根據(jù)中央控制單元發(fā)出的指揮指令,進(jìn)行信號(hào)揭示并向指揮斷面內(nèi)船舶發(fā)出指揮命令信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制河段船舶通行智能輔助指揮系統(tǒng),其特征在于所述數(shù)據(jù)采集與跟蹤單元包括至少一個(gè)AIS和多個(gè)攝像裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的控制河段船舶通行智能輔助指揮系統(tǒng),其特征在于所述指揮指令包括通行信號(hào)指令和通行規(guī)則。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的控制河段船舶通行智能輔助指揮系統(tǒng),其特征在于所述通行信號(hào)揭示單元包括信號(hào)自動(dòng)揭示裝置,用于接受通行規(guī)則指令、揭示通行信號(hào);無(wú)線傳輸裝置,將通行信號(hào)指令和通行規(guī)則轉(zhuǎn)換為無(wú)線信號(hào)并發(fā)送。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的控制河段船舶通行智能輔助指揮系統(tǒng),其特征在于所述攝像裝置設(shè)置于云臺(tái)上,所述中央控制單元還根據(jù)船舶AIS信息和視頻信息進(jìn)行經(jīng)緯度與云臺(tái)運(yùn)行軌跡坐標(biāo)換算,解算出跟蹤軌跡坐標(biāo),以驅(qū)動(dòng)云臺(tái)按跟蹤軌跡坐標(biāo)進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn),對(duì)通行目標(biāo)船舶進(jìn)行跟蹤拍攝。
6.控制河段船舶通行智能輔助指揮方法,其特征在于包括如下步驟1)采集控制河段指揮斷面內(nèi)船舶AIS信息和視頻信息;2)中央控制單元對(duì)數(shù)據(jù)采集與跟蹤單元采集的信息進(jìn)行處理,獲得船舶動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)并存入綜合數(shù)據(jù)庫(kù),并存入綜合數(shù)據(jù)庫(kù),3)利用專(zhuān)家系統(tǒng),根據(jù)知識(shí)庫(kù)對(duì)船舶動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行推理決策,獲得可通行船舶和穩(wěn)船船舶信息及相應(yīng)的指揮指令;4)根據(jù)中央控制單元發(fā)出的指揮指令,向可通行船舶和穩(wěn)船船舶發(fā)出指揮信號(hào)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的控制河段船舶通行智能輔助指揮方法,其特征在于所述指揮指令包括通行信號(hào)指令和通行規(guī)則。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的控制河段船舶通行智能輔助指揮方法,其特征在于所述專(zhuān)家系統(tǒng)推理決策獲得可通行船舶和穩(wěn)船船舶的信號(hào)指令和通行規(guī)則。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的控制河段船舶通行智能輔助指揮方法,其特征在于所述步驟3)中包括將通行信號(hào)指令和通行規(guī)則進(jìn)行解釋的步驟,通行信號(hào)揭示的步驟,以及將通行信號(hào)指令和通行規(guī)則轉(zhuǎn)換為無(wú)線信號(hào)并發(fā)送的步驟。
10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的控制河段船舶通行智能輔助指揮方法,其特征在于還包括如下步驟4)根據(jù)船舶AIS信息和視頻信息進(jìn)行經(jīng)緯度與云臺(tái)運(yùn)行軌跡坐標(biāo)換算,解算出跟蹤軌跡坐標(biāo),驅(qū)動(dòng)云臺(tái)按跟蹤軌跡坐標(biāo)進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn),對(duì)通行目標(biāo)船舶進(jìn)行跟蹤拍攝;5)系統(tǒng)自動(dòng)保存并記錄通過(guò)船舶的基本信息,包括船名、航速、航向和指揮命令信息。
全文摘要
本發(fā)明涉及航道交通智能輔助指揮技術(shù)領(lǐng)域,公開(kāi)了一種控制河段船舶通行智能輔助指揮系統(tǒng),包括數(shù)據(jù)采集與跟蹤單元、專(zhuān)家系統(tǒng)、中央控制單元和信號(hào)揭示單元,根據(jù)知識(shí)庫(kù)所存儲(chǔ)船舶通行指揮原則對(duì)船舶動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)中的待通過(guò)船舶數(shù)據(jù)進(jìn)行推理,進(jìn)行分析推理決策,最終發(fā)出相應(yīng)指揮指令,向通行船舶發(fā)出指揮信號(hào),給出對(duì)應(yīng)的可通過(guò)船舶和穩(wěn)船船舶命令信息,本發(fā)明還公開(kāi)了一種河段船舶通行智能輔助指揮方法,本發(fā)明的系統(tǒng)和方法將人工智能、AIS(船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng))、機(jī)器視覺(jué)等技術(shù)相結(jié)合,可降低信號(hào)員工作強(qiáng)度、減小了工作壓力,提高指揮效率和精度、提高指揮的主動(dòng)性。
文檔編號(hào)G08G3/00GK102236974SQ20111006629
公開(kāi)日2011年11月9日 申請(qǐng)日期2011年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月18日
發(fā)明者唐誠(chéng), 梁山, 畢慧博, 畢方全, 程利林, 賴(lài)珍寶 申請(qǐng)人:重慶大學(xué), 長(zhǎng)江瀘州航道局