一種內(nèi)河航運(yùn)中船舶駛達(dá)標(biāo)志線時(shí)間的判定方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及智能航道通行指揮技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種智能預(yù)測、確定船舶駛達(dá)標(biāo)志線時(shí)間的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前內(nèi)河航運(yùn)通行指揮領(lǐng)域尚未有明確預(yù)測船舶駛達(dá)標(biāo)志線時(shí)間的有效方法，傳統(tǒng)方法僅僅依靠信號(hào)員人工觀測船舶位置并依托于VHF高頻喊話，不能自動(dòng)判斷船舶到達(dá)航道標(biāo)志線的時(shí)間，且人工方法工作量較大，效率較低，很容易導(dǎo)致漏判、誤判，從而影響指揮，無法達(dá)到智能預(yù)測和記錄的目的。此外，通過AIS信息來判定船舶駛達(dá)標(biāo)志線時(shí)間的方法，則由于船舶AIS信息發(fā)送的時(shí)間間隔較長以及受特殊河段地形影響AIS信息偶爾接收不到等問題，大大降低了預(yù)測船舶到達(dá)標(biāo)志線的精度，以及船舶通過標(biāo)志線時(shí)間的精度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]在船舶智能通行指揮系統(tǒng)等應(yīng)用中，為實(shí)現(xiàn)船舶自動(dòng)指揮控制，需要實(shí)時(shí)確定船舶的位置、預(yù)測船舶到達(dá)標(biāo)志線的時(shí)間。為滿足以上需求，本方法提供一種計(jì)算方法，利用船舶發(fā)送的AIS數(shù)據(jù)結(jié)合算法進(jìn)行判斷計(jì)算，本發(fā)明提供如下計(jì)算方案:
[0004]一種內(nèi)河航運(yùn)中船舶駛達(dá)標(biāo)志線時(shí)間的計(jì)算方法，包括以下步驟:S1:數(shù)據(jù)采集與處理:AIS數(shù)據(jù)采集終端對(duì)有效范圍內(nèi)獲取到的AIS數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選，實(shí)時(shí)解碼AIS數(shù)據(jù)，并將解碼后數(shù)據(jù)存入到數(shù)據(jù)庫中；S2:主航跡線設(shè)置:即在電子地圖中在航道中間設(shè)置一系列不連續(xù)的點(diǎn)，并對(duì)不連續(xù)的點(diǎn)從I到η進(jìn)行標(biāo)號(hào)；S3:判斷船舶、標(biāo)志線相對(duì)軌跡點(diǎn)的相對(duì)位置，計(jì)算船舶到標(biāo)志線的距離:利用S2中所設(shè)置的軌跡點(diǎn)，判斷標(biāo)志線所處于軌跡點(diǎn)的位置，判斷船舶相對(duì)于軌跡點(diǎn)的位置，根據(jù)點(diǎn)與點(diǎn)、點(diǎn)與線之間的關(guān)系計(jì)算當(dāng)前船舶距離標(biāo)志線的距離d ;S4:利用船舶對(duì)地速度V乘以AIS發(fā)送間隔T，通過判斷d與vT的關(guān)系進(jìn)行判斷船舶是否駛過標(biāo)志線，并對(duì)跨越時(shí)間進(jìn)行預(yù)測。
[0005]進(jìn)一步，步驟SI中所述AIS信息包括船舶的基本信息，主要有呼號(hào)、船名、麗S1、定位天線在船舶上的位置等靜態(tài)信息，以及船舶對(duì)地航速、對(duì)地航向、船位信息(船舶經(jīng)、瑋度信息)等動(dòng)態(tài)信息。根據(jù)船舶的動(dòng)靜態(tài)信息可以實(shí)時(shí)跟蹤控制河段及附近船舶，準(zhǔn)確獲悉控制河段及附近船舶通行情況。
[0006]步驟SI具體包括以下兩個(gè)步驟:
[0007]Sll:數(shù)據(jù)采集終端采集整個(gè)需要監(jiān)控河段船舶AIS。根據(jù)AIS的接收范圍確定接收設(shè)備的數(shù)目，使其能接收整個(gè)監(jiān)控河段區(qū)域的船舶信息，如果需要使用多余I臺(tái)設(shè)備，則需要通過網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)把這些設(shè)備接收的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)同步，保證數(shù)據(jù)完整性，保證計(jì)算的準(zhǔn)確性。
[0008]S12:對(duì)船舶AIS彳目息解碼，得到船舶的動(dòng)態(tài)?目息和靜態(tài)?目息，主要提取船位、船型、航向、定位天線在船舶上的位置等船舶狀態(tài)信息，存入本地?cái)?shù)據(jù)中心。
[0009]進(jìn)一步，步驟S2中所述的主航跡線設(shè)置，指在電子地圖控制河段中從上游到下游預(yù)先設(shè)置一系列不連續(xù)的點(diǎn)，相鄰兩點(diǎn)之間間距大致相等，對(duì)所有航跡點(diǎn)從I?η進(jìn)行開始編號(hào)，記錄每個(gè)點(diǎn)的編號(hào)以及該點(diǎn)所在位置的經(jīng)瑋度坐標(biāo)，并將這些數(shù)據(jù)存入到數(shù)據(jù)庫中。
[0010]進(jìn)一步，步驟S3中判斷標(biāo)志線位置以及判斷船舶位置包含以下步驟:
[0011]S31:讀取所有軌跡點(diǎn)坐標(biāo)；
[0012]S32:分別計(jì)算每兩個(gè)相鄰軌跡點(diǎn)組成的線段與標(biāo)志線是否有交點(diǎn)，計(jì)算完成所有線段后，記錄交點(diǎn)坐標(biāo)與相鄰主航跡線軌跡點(diǎn)序號(hào)；
[0013]S33:分別計(jì)算當(dāng)前船舶所在位置到每一個(gè)主航跡線軌跡點(diǎn)的距離；
[0014]S34:利用排序算法對(duì)S33中所得到的距離進(jìn)行從小到大排序，找出兩個(gè)最小距離對(duì)應(yīng)的兩個(gè)軌跡點(diǎn)，這兩點(diǎn)便是當(dāng)前船舶所在控制河段中的位置；
[0015]S35:累加當(dāng)前船舶所在位置的軌跡點(diǎn)到標(biāo)志線所在軌跡點(diǎn)的距離，得到船舶到標(biāo)志線的距離Cl1;
[0016]進(jìn)一步，步驟S4在得到標(biāo)志線在控制河段中的位置、船舶航向以及船舶當(dāng)前位置的基礎(chǔ)上，對(duì)船舶到達(dá)標(biāo)志線的時(shí)間進(jìn)行預(yù)測，其具體步驟包括以下要點(diǎn)(以控制河段中下水船跨越上界限標(biāo)為例):
[0017]S41:通過接收到的最新的AIS位置信息，計(jì)算目前船舶與界限標(biāo)的距離d1;將當(dāng)前船舶對(duì)地速度記作V，AIS信息發(fā)送間隔時(shí)間記作t，將vt作為閾值并與屯進(jìn)行判斷；
[0018]S42:若當(dāng)前船舶距離上界限標(biāo)的距離Cl1GT,則下次接收到船舶AIS信息時(shí)船舶已經(jīng)上跨過界限標(biāo)，記下此時(shí)時(shí)間h，若c^vT，則繼續(xù)對(duì)新接收到的AIS位置信息進(jìn)行判斷，直到確認(rèn)接收到的AIS信息為船舶到達(dá)上界限標(biāo)的最后一次接收到的信息為止，同樣記下通過上界限標(biāo)前最后一次接收AIS的時(shí)間t2。
[0019]S43:判斷船舶通過上界限標(biāo)后，記錄跨越上界限標(biāo)后第一次接收到船舶AIS的時(shí)間t2及船舶船速V2，并計(jì)算其與上界限標(biāo)的距離d2。
[0020]S44:判斷屯與d2的大小，若d ^d2,則船舶駛離上界限標(biāo)的時(shí)間h= t(I1M2,則船舶駛離上界限標(biāo)的時(shí)間h= t2-t2/v2。
[0021]本方法的有益效果在于:通過自動(dòng)獲取船舶的位置信息，可準(zhǔn)確計(jì)算船舶駛達(dá)、穿越標(biāo)志線的時(shí)間。
【附圖說明】
[0022]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果更加清楚，本發(fā)明提供如下附圖進(jìn)行說明:
[0023]圖1是航跡線示意圖。
[0024]圖2是判斷船舶位置流程圖。
[0025]圖3確定船舶跨越標(biāo)志線距離示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面將結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述。
[0027]圖1所示黑色點(diǎn)為主航跡線中航跡點(diǎn)的分布方式，并從I開始進(jìn)行編號(hào)，點(diǎn)與點(diǎn)連線為航跡線；
[0028]圖2為判斷船舶當(dāng)前所在位置所在航跡線中的位置示意圖。如圖所示，指揮系統(tǒng)讀取所有軌跡點(diǎn)坐標(biāo)后分別計(jì)算當(dāng)前船舶所在位置到每一個(gè)主航跡線軌跡點(diǎn)的距離，并對(duì)其進(jìn)行排序，找出兩個(gè)最小距離對(duì)應(yīng)的兩個(gè)軌跡點(diǎn)，這兩點(diǎn)便是當(dāng)前船舶所在控制河段中的位置；
[0029]圖3為船舶跨越界限標(biāo)距離示意圖，Cl1為跨越界限標(biāo)前最后一次接收到AIS的船位與上界限標(biāo)的距離，d2為船舶跨越界限標(biāo)后第一次接收到AIS信息時(shí)的船位。
[0030]下面結(jié)合優(yōu)選實(shí)例說明計(jì)算流程:
[0031]以在長江電子航道圖中計(jì)算控制河段中下水船到上界限標(biāo)的距離為例:1)選出要計(jì)算的標(biāo)志線(本例為上界限標(biāo))；2)讀出所有軌跡點(diǎn)以及上界限標(biāo)的位置(點(diǎn)5和點(diǎn)6之間):3)計(jì)算出船舶自己的位置(點(diǎn)4和點(diǎn)5之間)；4)記錄當(dāng)前時(shí)間&、當(dāng)前速度Vl，計(jì)算當(dāng)前船舶位置到上界限標(biāo)的距離Cl1，若C^v1TCT為AIS發(fā)送時(shí)間間隔)，則證明下一次接收到AIS時(shí)船舶已駛過界限標(biāo)，則記錄及當(dāng)前時(shí)間t2、當(dāng)前船速V2，計(jì)算出下一次接收到AIS時(shí)船舶與上界限標(biāo)的距離(12以，若d Ad2,則通過界限標(biāo)的時(shí)間為Aci= t Jt1ZV1,否則通過界限標(biāo)的時(shí)間為:t(i= t 2-t2/v2。
[0032]最后說明的是，以上優(yōu)選實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管通過上述優(yōu)選實(shí)施例已經(jīng)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的描述，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以在形式上和細(xì)節(jié)上對(duì)其做出各種各樣的改變，而不偏離本發(fā)明權(quán)利要求書所限定的范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種內(nèi)河航運(yùn)中船舶駛達(dá)標(biāo)志線的時(shí)間判定方法，其特征在于:包括以下步驟: 51:數(shù)據(jù)采集與處理:AIS數(shù)據(jù)采集終端對(duì)有效范圍內(nèi)獲取到的AIS數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選，實(shí)時(shí)解碼AIS數(shù)據(jù)，并將解碼后數(shù)據(jù)存入到數(shù)據(jù)庫中； 52:主航跡線設(shè)置:即在電子地圖中的控制河段中間設(shè)置一系列不連續(xù)的點(diǎn)，該系列點(diǎn)從I到η進(jìn)行標(biāo)號(hào)，記錄每個(gè)航跡點(diǎn)的坐標(biāo)，在已知航跡點(diǎn)坐標(biāo)的情況下根據(jù)點(diǎn)與點(diǎn)、點(diǎn)與線之間的關(guān)系進(jìn)行距離的計(jì)算； 53:判斷船舶以及航道中標(biāo)志線相對(duì)于軌跡點(diǎn)的相對(duì)位置，計(jì)算船舶到標(biāo)志線的距離:利用S2中所設(shè)置的軌跡點(diǎn)，判斷標(biāo)志線與軌跡點(diǎn)的位置關(guān)系，判斷船舶相對(duì)于軌跡點(diǎn)的位置，并計(jì)算其距離； 54:預(yù)測船舶駛達(dá)標(biāo)志線的時(shí)間、確定跨越標(biāo)志線的時(shí)間。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種內(nèi)河航運(yùn)中船舶駛達(dá)標(biāo)志線時(shí)間的判定方法，其特征在于:步驟SI中所述AIS數(shù)據(jù)主要指AIS岸臺(tái)接收設(shè)備接收到的船載AIS設(shè)備發(fā)出的信息數(shù)據(jù)，其AIS信息包含有呼號(hào)、船名、MMS1、定位天線在船舶上的位置等靜態(tài)信息；船舶對(duì)地航速、對(duì)地航向、船位信息(船舶經(jīng)、瑋度信息)等動(dòng)態(tài)信息，根據(jù)船舶的動(dòng)靜態(tài)信息可以實(shí)時(shí)跟蹤控制河段及附近船舶，準(zhǔn)確獲悉控制河段及附近船舶通行情況。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種內(nèi)河航運(yùn)中船舶到達(dá)、駛離標(biāo)志線時(shí)間的判定方法，其特征在于:步驟S2在電子地圖中設(shè)置的主航跡線，即在電子地圖中設(shè)置一系列不連續(xù)較密集的點(diǎn)，對(duì)河段進(jìn)行分區(qū)，主航跡線的設(shè)置順序以及設(shè)置點(diǎn)的密集程度會(huì)對(duì)船舶通過標(biāo)志線的時(shí)間產(chǎn)生影響。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種內(nèi)河航運(yùn)中船舶駛達(dá)標(biāo)志線時(shí)間的判定方法，其特征在于:步驟S3中判斷船舶位置即找到船舶垂直河岸線所在直線段與航跡線相交的交點(diǎn)位置，判斷標(biāo)志線位置也即判斷標(biāo)志線與航跡點(diǎn)相交的交點(diǎn)所處航跡點(diǎn)的位置，由其相對(duì)位置判斷其距離。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種內(nèi)河航運(yùn)中船舶駛達(dá)標(biāo)志線時(shí)間的判定方法，其特征在于:步驟S4中，根據(jù)最新收到的AIS解碼的經(jīng)瑋度信息計(jì)算當(dāng)前船舶距離標(biāo)志線的距離，設(shè)定距離閾值，判斷在船舶接收到下一次AIS信息之前是否到達(dá)標(biāo)志線，并在船舶駛離標(biāo)志線后，找到距離標(biāo)志線距離最近的航跡點(diǎn)，計(jì)算船駛離標(biāo)志線的時(shí)間。
【專利摘要】一種內(nèi)河航運(yùn)中船舶駛達(dá)標(biāo)志線時(shí)間的判定方法。本發(fā)明涉及智能航道通行指揮技術(shù)領(lǐng)域，該方法能夠精確判定船舶駛過內(nèi)河航道中人為設(shè)置的垂直于河岸線的標(biāo)志線的時(shí)間，克服了船載AIS消息發(fā)送時(shí)間間隔較長以及因特殊地形等原因偶爾無法收到AIS信息而引起的時(shí)間判定誤差較大的情況，提高了判斷船舶到達(dá)標(biāo)志線時(shí)間的精度，也進(jìn)一步提高了控制河段通行指揮中信號(hào)揭示的及時(shí)性和準(zhǔn)確性。
【IPC分類】G08G3/00
【公開號(hào)】CN104933898
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510278503
【發(fā)明人】梁山, 李永輝, 龍艾芳, 畢方全, 程利林, 馬蠡, 王德軍
【申請(qǐng)人】重慶大學(xué)
【公開日】2015年9月23日
【申請(qǐng)日】2015年5月27日