專利名稱：基于電子海圖的航路監(jiān)控方法
基于電子海圖的航路監(jiān)控方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于航海導(dǎo)航領(lǐng)域，尤其是一種基于電子海圖的航路監(jiān)控方法。
背景技術(shù)：
在船舶航海過程中，存在如下一些影響航行安全的危險因素擱淺危險區(qū)域、穿越安全等深線、穿越限制區(qū)域、穿越危險區(qū)域、穿越航海人員自定義的禁止航行區(qū)域、靠近危險物標(biāo)、船舶高度超過物標(biāo)限高等，因此，如何保證船舶的航海安全是目前迫切需要解決的問題。雖然，在現(xiàn)有船舶上普遍安裝有定位、羅經(jīng)、測深、雷達(dá)等設(shè)備，但是這些設(shè)備均獨立工作，并沒有充分利用電子航海圖(ENC)等與航海有關(guān)的信息電子海圖信息與顯示系統(tǒng) (ElectronicChart Display and Information System),其航海安全主要靠經(jīng)驗來保證,船舶航海時存在極大的安全隱患。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于電子海圖的航路監(jiān)控方法，其通過現(xiàn)有的硬件設(shè)備并結(jié)合電子海圖分別以靜態(tài)和動態(tài)方法自動分析沿計劃航線航行過程中的潛在危險因素，解決了船舶航海的安全問題。
本發(fā)明解決現(xiàn)有的技術(shù)問題是采取以下技術(shù)方案實現(xiàn)的
一種基于電子海圖的航路監(jiān)控方法，包括以下步驟
步驟I :通過編輯各航路點的地理坐標(biāo)、設(shè)置各個航路點轉(zhuǎn)彎半徑和每個航段的計劃航速建立計劃航線
步驟2 :以航路點劃分各航路段，根據(jù)設(shè)置的警戒區(qū)范圍為每個航路段構(gòu)建航線檢查緩沖區(qū)；
步驟3 :利用電子海圖數(shù)據(jù)檢查航線檢查緩沖區(qū)內(nèi)是否存在影響航行安全的潛在因素，如果存在危險因素則記錄此航路段的起始航路點和終點航路點；
步驟4 :重復(fù)執(zhí)行步驟3，遍歷所有航路段，標(biāo)記所有危險航路段，并在電子海圖上標(biāo)記危險因素；
步驟5 :根據(jù)航線檢查結(jié)果修改計劃航線，重復(fù)執(zhí)行步驟3至步驟5直至此計劃航線的每個航路段均無危險因素，將計劃航線存儲至航線庫中；
步驟6 :在航行過程中，選取航線庫中的計劃航線作為主航線進(jìn)行動態(tài)航線監(jiān)控， 實時更新船舶地理位置、航向信息，根據(jù)船舶中心地理位置、航向、警戒區(qū)范圍和預(yù)設(shè)的速度矢量線時間長度構(gòu)建動態(tài)航行監(jiān)控緩沖區(qū)；
步驟7 :利用電子海圖數(shù)據(jù)檢查此航行監(jiān)控緩沖區(qū)內(nèi)是否存在影響航行安全的潛在因素，同時檢查是否偏離預(yù)計航線和預(yù)設(shè)的航向，如果存在危險因素或偏航距、偏航向數(shù)據(jù)超過預(yù)設(shè)值則向航海者發(fā)出警報信息，并在電子海圖上標(biāo)記危險因素；
步驟8 :在航行過程中，根據(jù)船舶地理實時位置和計劃航線判斷當(dāng)前航路段、預(yù)計到達(dá)的下一航路點，計算到達(dá)下一航路點的時間，并當(dāng)航行至與下一航路點相距某一預(yù)設(shè)距離時發(fā)出警告信息。
而且，步驟3和步驟7所述影響航行安全的潛在因素包括擱淺危險區(qū)域、穿越安全等深線、穿越限制區(qū)域、穿越危險區(qū)域、穿越航海人員自定義的禁止航行區(qū)域、靠近危險物標(biāo)、船舶聞度超過物標(biāo)限聞。
而且，所述自定義的禁止航行區(qū)域為航海者自行定義的經(jīng)緯度坐標(biāo)的多邊形區(qū)域。
而且，所述船舶中心位置的獲取方法為建立投影坐標(biāo)系并將船舶GPS位置轉(zhuǎn)換為坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值；根據(jù)GPS天線安裝位置與船舶中心基準(zhǔn)點位置的距離和方位，計算船舶中心基準(zhǔn)點的坐標(biāo)；通過投影反變換將船舶中心位置的投影坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為地理坐標(biāo)。
本發(fā)明的優(yōu)點和積極效果是
本發(fā)明以電子海圖信息為基礎(chǔ)，分別以靜態(tài)和動態(tài)方法自動分析沿計劃航線航行過程中的潛在危險因素，監(jiān)控船舶沿計劃航線航行的態(tài)勢信息，有助于保障船舶的航行安全。


圖I是本發(fā)明的航行監(jiān)控總體流程圖2是本發(fā)明的航線監(jiān)控總體流程 圖3是本發(fā)明的航線檢查效果圖I ;
圖4是本發(fā)明的航線檢查效果圖2 ；
圖5是本發(fā)明的航行監(jiān)控效果圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本發(fā)明實施例做進(jìn)一步詳述。
一種基于電子海圖的航路監(jiān)控方法，如圖I及圖2所示，包括以下步驟
步驟I :建立計劃航線編輯各航路點的地理坐標(biāo)，設(shè)置各個航路點轉(zhuǎn)彎半徑和每個航段的計劃航速。
在本實施例中建立計劃航線Routel :航路點1(38° 57. 237’N，117° 53. 631’E)、 航路點 2 (38。57. 145，N，117。54. 003’E)、航路點 3 (38。57. 049，N，117。54.187’E)、 航路點 4 (38。56·961，Ν，117。54. 294’Ε)、航路點 5 (38。56. 806，N，117。54.339’Ε)、 航路點 6 (38。56. 694’Ν，117。54. 430’Ε)、航路點 7 (38。56. 673，N，117。54.608’Ε)， 轉(zhuǎn)彎半徑均為O. Inmile,計劃航速均為15kn。
步驟2 :以航路點劃分各航路段，根據(jù)設(shè)置的警戒區(qū)范圍為每個航路段構(gòu)建航線檢查緩沖區(qū)。在本實施例中警戒區(qū)范圍為100m。
步驟3 :利用電子海圖數(shù)據(jù)檢查航線檢查緩沖區(qū)內(nèi)是否存在影響航行安全的潛在因素，如果存在危險因素則記錄此航路段的起始航路點和終點航路點。
上述影響航行安全的潛在因素包括擱淺危險區(qū)域、穿越安全等深線、穿越限制區(qū)域、穿越危險區(qū)域、穿越航海人員自定義的禁止航行區(qū)域、靠近危險物標(biāo)、船舶高度超過物標(biāo)限聞。
步驟4 :重復(fù)執(zhí)行步驟3，遍歷所有航路段，標(biāo)記所有危險航路段，并在電子海圖上標(biāo)記所有危險因素。
經(jīng)過以上處理后，該計劃航線的檢查效果如圖3所示。
步驟5 :根據(jù)航線檢查結(jié)果修改計劃航線，重復(fù)執(zhí)行步驟3至步驟5直至此計劃航線的每個航路段均無危險因素，將計劃航線存儲至航線庫中。
經(jīng)過以上處理后，得到的最終的計劃航線，該計劃航線的檢查效果如圖4所示。最終的計劃航線Routel為航路點I (38° 57·121，Ν，117。53. 633’Ε)、航路點2 (38。57. 092，N，117。53. 977’Ε)、航路點 3 (38。57. 049，N，117。54. 187’Ε)、航路點 4 (38。56. 961’N, 117° 54. 294’Ε)、航路點 5 (38。56. 806’N, 117° 54. 339’Ε)、航路點 6 (38。56. 694’N，117。54. 430’Ε)、航路點 7 (38。56. 673’N，117。54. 608’Ε)，轉(zhuǎn)彎半徑均為O. Inmile,計劃航速均為15kn,將修改后的計劃航線Routel存儲至航線庫中。
步驟6 :在航行過程中，選取航線庫中的計劃航線作為主航線進(jìn)行動態(tài)航線監(jiān)控， 實時更新船舶地理位置、航向信息的航行態(tài)勢信息，根據(jù)船舶中心地理位置、航向、警戒區(qū)范圍和預(yù)設(shè)的速度矢量線時間長度構(gòu)建動態(tài)航行監(jiān)控緩沖區(qū)。在本實施例中警戒區(qū)范圍為 100m，航速矢量線時間長度為lmin。
在本步驟中，船舶中心位置的獲取方法為建立投影坐標(biāo)系并將船舶GPS位置轉(zhuǎn)換為坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值，例如將船舶GPS位置(如38° 59. 2801，N，117。42. 8741，E)轉(zhuǎn)換為墨卡托投影坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值；根據(jù)GPS天線安裝位置與船舶中心基準(zhǔn)點位置(CCRP) 的距離和方位，計算船舶中心基準(zhǔn)點的坐標(biāo)；通過投影反變換將船舶中心位置的投影坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為地理坐標(biāo)。
步驟7 :利用電子海圖數(shù)據(jù)檢查此航行監(jiān)控緩沖區(qū)內(nèi)是否存在影響航行安全的潛在因素，同時檢查是否偏離預(yù)計航線和預(yù)設(shè)的航向，如果存在危險因素或偏航距、偏航跡數(shù)據(jù)超過預(yù)設(shè)值則向航海者發(fā)出警報信息，并在電子海圖上標(biāo)記危險因素。在本實施例中，偏航距預(yù)設(shè)值為400m，偏航向預(yù)設(shè)值為30°。
在本步驟中，所述影響航行安全的潛在因素包括擱淺危險區(qū)域、穿越安全等深線、穿越限制區(qū)域、穿越危 險區(qū)域、穿越航海人員自定義的禁止航行區(qū)域、靠近危險物標(biāo)、船舶聞度超過物標(biāo)限聞。
經(jīng)過以上處理后，動態(tài)航行監(jiān)控的效果如圖5所示。
步驟8 :在航行過程中，根據(jù)船舶地理實時位置和計劃航線判斷當(dāng)前航路段、預(yù)計到達(dá)的下一航路點，計算到達(dá)下一航路點的時間，并當(dāng)航行至與下一航路點相距某一預(yù)設(shè)距離時發(fā)出警告信息。在本示例中相距下一航路點距離預(yù)設(shè)值為lnmile。
需要強(qiáng)調(diào)的是，本發(fā)明所述的實施例是說明性的，而不是限定性的，因此本發(fā)明包括并不限于具體實施方式
中所述的實施例，凡是由本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案得出的其他實施方式，同樣屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
權(quán)利要求
1.一種基于電子海圖的航路監(jiān)控方法，其特征在于包括以下步驟步驟I:通過編輯各航路點的地理坐標(biāo)、設(shè)置各個航路點轉(zhuǎn)彎半徑和每個航段的計劃航速建立計劃航線；步驟2 :以航路點劃分各航路段，根據(jù)設(shè)置的警戒區(qū)范圍為每個航路段構(gòu)建航線檢查緩沖區(qū)；步驟3 :利用電子海圖數(shù)據(jù)檢查航線檢查緩沖區(qū)內(nèi)是否存在影響航行安全的潛在因素，如果存在危險因素則記錄此航路段的起始航路點和終點航路點；步驟4 :重復(fù)執(zhí)行步驟3，遍歷所有航路段，標(biāo)記所有危險航路段，并在電子海圖上標(biāo)記危險因素；步驟5 :根據(jù)航線檢查結(jié)果修改計劃航線，重復(fù)執(zhí)行步驟3至步驟5直至此計劃航線的每個航路段均無危險因素，將計劃航線存儲至航線庫中；步驟6:在航行過程中，選取航線庫中的計劃航線作為主航線進(jìn)行動態(tài)航線監(jiān)控，實時更新船舶地理位置、航向信息，根據(jù)船舶中心地理位置、航向、警戒區(qū)范圍和預(yù)設(shè)的速度矢量線時間長度構(gòu)建動態(tài)航行監(jiān)控緩沖區(qū)；步驟7 :利用電子海圖數(shù)據(jù)檢查此航行監(jiān)控緩沖區(qū)內(nèi)是否存在影響航行安全的潛在因素，同時檢查是否偏離預(yù)計航線和預(yù)設(shè)的航向，如果存在危險因素或偏航距、偏航向數(shù)據(jù)超過預(yù)設(shè)值則向航海者發(fā)出警報信息，并在電子海圖上標(biāo)記危險因素；步驟8 :在航行過程中，根據(jù)船舶地理實時位置和計劃航線判斷當(dāng)前航路段、預(yù)計到達(dá)的下一航路點，計算到達(dá)下一航路點的時間，并當(dāng)航行至與下一航路點相距某一預(yù)設(shè)距離時發(fā)出警告信息。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于電子海圖的航路監(jiān)控方法，其特征在于步驟3和步驟7 所述影響航行安全的潛在因素包括擱淺危險區(qū)域、穿越安全等深線、穿越限制區(qū)域、穿越危險區(qū)域、穿越航海人員自定義的禁止航行區(qū)域、靠近危險物標(biāo)、船舶高度超過物標(biāo)限高。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于電子海圖的航路監(jiān)控方法，其特征在于所述自定義的禁止航行區(qū)域為航海者自行定義的經(jīng)緯度坐標(biāo)的多邊形區(qū)域。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于電子海圖的航路監(jiān)控方法，其特征在于所述船舶中心位置的獲取方法為建立投影坐標(biāo)系并將船舶GPS位置轉(zhuǎn)換為坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值；根據(jù)GPS 天線安裝位置與船舶中心基準(zhǔn)點位置的距離和方位，計算船舶中心基準(zhǔn)點的坐標(biāo)；通過投影反變換將船舶中心位置的投影坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為地理坐標(biāo)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于電子海圖的航路監(jiān)控方法，包括步驟1、建立計劃航線；2、構(gòu)建航線檢查緩沖區(qū)；3、檢查航線檢查緩沖區(qū)內(nèi)是否存在影響航行安全的潛在因素并標(biāo)記；4、遍歷所有航路段，標(biāo)記所有危險航路段；5、根據(jù)航線檢查結(jié)果修改計劃航線，將計劃航線存儲至航線庫中；6、以計劃航線作為主航線進(jìn)行動態(tài)航線監(jiān)控，在航行過程中構(gòu)建動態(tài)航行監(jiān)控緩沖區(qū)；7、檢查航行監(jiān)控緩沖區(qū)內(nèi)是否存在影響航行安全的潛在因素；8、判斷當(dāng)前航路段、預(yù)計到達(dá)的下一航路點，當(dāng)航行至與下一航路點相距某一預(yù)設(shè)距離時發(fā)出警告信息。本發(fā)明以電子海圖為基礎(chǔ)，分別以靜態(tài)和動態(tài)方法自動分析沿計劃航線航行過程中的潛在危險因素，有助于保障船舶的航行安全。
文檔編號G01C21/00GK102967310SQ201210540319
公開日2013年3月13日 申請日期2012年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月12日
發(fā)明者張晶晶, 張瑞波, 趙燕, 周璐, 傅天爽 申請人:中國船舶重工集團(tuán)公司第七0七研究所