全息投影虚拟“光航标”系统的制作方法

属水上交通运输河道助航设备领域 。

背景技术：

船舶航行于狭窄急流、水下暗礁多的航段，需要掌握某水域水下礁石的准确位置，和礁石到水面的垂直高度是否满足最小富裕水深。现有的航道助航标设置方式有岸基灯光标，和水面艇标两种常见形式。水面艇标主要采取制造一艘具备浮力的航标艇，在需要标示碍航物或航道边界的地方，用绳索或铁链抛锚（或系坠重物）的方式，牵拉固定住航标艇，航标艇浮在水下碍航物上方水域，起到警示标示作用。

原始的航标艇助航标在急流水域容易被水流冲击发生移位，甚至被水流直接冲走。在水位涨落时，牵拉航标艇的锚链收紧、放松也会造成航标艇沿水流方向发生位移。

目前相对先进的航标艇具备一定智能性，在航标艇上安装有无线信息收发装置，在岸上建设信息接收中心，实时接收航标终端上传的数据，所述数据包括所述航标终端动态位置的经、纬度值；采用高斯投影正算求得所述航标终端的动态位置、基点位置对应的高斯平面坐标；根据所述高斯平面坐标计算所述动态位置与所述基点位置的距离；比较所述距离与偏移距离阈值，若所述距离大于所述偏移距离阈值，则进行漂移报警，若所述距离不大于所述偏移距离阈值，则确定所述航标终端位置正常。

目前现有技术解决了航标艇移位报警的问题，但是仍然无法使航标艇自行恢复原位，同时航标艇设置在水面上，仍然无法摆脱航标艇受水流冲击、水位涨落而发生移位的影响。

技术实现要素：

本发明解决目前助航标设置抛设在水面上，受水流冲击及水位涨落导致航标移位而导致航标不能准确标示碍航物位置的问题。

该发明系统包含在岸边陆地上建设基座，在基座上方安装的全息投影功能的激光发射器，在河流坡岸上装设的水位感应器，基座顶部安装的太阳能发电板及发电板下方的蓄电池组组成。

全息投影“光航标”系统可以全息投影，发射出一个虚拟“光航标”，具备现实航标的尺寸、颜色及立体形象，虚拟“光航标”投射到水面上需要测量并设置航标的位置标示碍航物位置，同时通过水位感应装置获取水位涨落信息，使用卫星定位技术，经一系列算法，让水位涨落信息传送给激光发射器角度调整电脑控制模块，击发激光发射器内置伺服电机，由伺服电机按计算好的对应关系来调节激光发射器投射角度、距离，保证“光航标”始终投射在需要设标的指定区域的正上方，准确标示碍航物的位置。该发明产生出来的虚拟“光航标”避免了水面标艇航标受水流冲击移位、船舶撞击损坏等影响。

附图说明。

该全息投影虚拟“光航标”系统专利申请说明书附图共有三幅组成，其中图1为全息投影虚拟“光航标”系统整体工作状态模拟图；图2为全息投影虚拟“光航标”系统岸边陆地上建设基座构成图；图3为全息投影虚拟“光航标”系统岸边陆地上建设基座内部各组成部分工作原理关系图。

3幅图中各编号代表的组成部分名称分别是：1.系统安装基座；2.全息投影激光发射装置；3.水位感应器；4.虚拟光航标；5.碍航物正上方；6.太阳能发电板；7.电脑控制模块、监控装置；8.坡岸；9.水面；10.水中碍航物；11.河床；12.蓄电池组。说明图标示出该系统的主要构成部分，其中基座是设置在坡岸高处的，避免被水淹没，同时保持较好的发射角度。水位感应器的布设在需要航标的最高、最低水位范围内。投射出的虚拟“光航标”在水面以上，保持与真实航标同等效果。整套设备的电源使用太阳能电池板发电，用蓄电池组收集发出的电能，再提供给激光发射器、水位感应器、运行监控器等设备使用。水位感应器沿坡岸垂直方向等间距固定安装。

五、具体实施方式。

该发明系统主要是运用全息投影技术，全息投影技术（front-projected holographic display）也称虚拟成像技术是利用干涉和衍射原理记录并再现物体真实的三维图像的技术。全息投影技术原理主要是产生一个虚拟“光航标”，并将该虚拟“光航标”投射到指定的经纬度。为实现这一功能该系统包含在岸边陆地上建设基座，在基座上方安装的全息成像功能的激光发射器，在河流坡岸上装设的水位感应器，基座顶部安装的太阳能发电板及发电板下方的蓄电池组组成。

水位感应器的功能主要是在水位涨落变化时，通过设置在坡岸上的水位感应器按照垂直方向均等间隔一定的距离沿着坡岸排列。当水位涨落超过一定的范围时击发水位感应器工作将水位变化的幅度信息传递给电脑控制模块。每一个高度的水位感应器都与基座上的全息成像激光发射器有一个对应的投射角度、距离，确定该水位条件下虚拟“光航标”应该投射到的高度、距离，处于该水位高度状态下此处碍航物的正上方。从而确保“光航标”对碍航物位置的准确标示。

同时，该发明装置整体使用太阳能电池板发电加电池组蓄电的组合形式为整套设备电源，蓄电池组安装在基座内部，防止损坏。整套设备可以实现在野外有光照的水域全天候标示。在我国南方内河流域的一些航段，航道狭窄，上下游落差大，水流湍急，普通的艇标式的航标艇极易在急流中发生移位或被水冲走，同时河流通航里程较长，航标维护管理人员不能及时发现航标移位情况，给船舶驾驶员驾驶船舶造成严重影响。采用太阳能发电装置可以在野外安装该虚拟光航标发射装置系统，不需要单独架设电线，降低成本。

在设备上安装运行监控装置，通过无线传输方式及时发送系统各部分故障

报警信息，便于航标维护人员有针对性地准确及时修理维护。另外该整套设备

激光发射器、水位感应器、电源组件等各组成部件都可以单独拆解更换维修，现场维修时只需在电脑控制模块中输入该“光航标”所处位置的相关数据参数即可，其余设备均能够使用同一型号尺寸，大大节省现场维修时间和建设成本，提高工作效率。

操作过程和工作原理。碍航物的准确位置可以通过卫星定位系统进行准确测定，将每一个碍航物的经纬度数据输入负责调整全息投影激光发射器角度距离电脑控制模块，这一数据输入后是固定不变的。结合内河实际，当水位上涨到某一高度，水下碍航物顶部到水面的垂直高度满足船舶通航所需要的最大富裕水深时，该处碍航物则不构成碍航。同理，当水位下降到该处碍航物或礁石已经露出水面时，驾驶员可以目测到该碍航物，也不再需要航标标示。那么此时可以在水位感应器上、下两个端点处设定该处“光航标”的启动、关闭上下限水位值，低过最低水位或高过最高水位时不需要航标标示，在不需要“光航标”标示的水位高度出现时自行关闭系统，节约用电，延长设备使用寿命。

该系统可以提供常用的航道左右边界标识航标、封航标等各类助航标志的形状“光航标”形态设标，当需要在某处水域临时设标时，该设备也可以临时搭设支撑架进行安装，体积小，重量轻，由各主要部件组合安装而成，便于携带，便于安装假设。