本发明涉及一种基于船上人员落水的应急操纵辅助系统，属于辅助应急操作保护领域。
背景技术：
人员落水事件在船上时有发生，如何合理正确地应急操纵船舶救助落水人员，争取救助时间，提高船舶救助落水人员的效率，是航海科研人员一直研究的课题。船上在发生人员落水的紧急情况时，船长任救助总指挥负责，负责下达救助相关事务的指令如救助人员的组织，救生器材的准备，落水人员的救助等，与此同时船长还要对应急操纵船舶负责。人员落水时的船舶操纵不属于常规操纵，一般情况下，船长都不是特别熟悉操纵的流程及注意事项。鉴于多种不利因素影响，导致船长不能正确地操纵船舶至落水人员位置，从而延误救助时机。目前船上很多设备(如gps、ecdis、雷达)都提供船上人员落水时的辅助功能，但是主要功能基本都局限在记录人员落水时的船位上，而不能提供指导人落水后的船舶应急操纵方法的辅助功能，因此不能有效地减轻船长的工作量，提高应急操纵的准确性和效率。本发明可以在船上有人员落水时，除了具有常规的记录人员落水时的船位功能外，还针对人员落水后的立即行动和延迟行动两种情况下提供船舶应急操纵方法提示的辅助功能，协助船长操纵船舶至落水人员附近从而实施救助。本系统接入船舶的ibs系统，从而实现人员落水后的船舶自动应急操纵。
通常人员落水后的操纵方法如下：(1)立即行动：单旋回：立即停车，向落水者一舷操满舵，接近落水者后适时停船，放艇施救；双半旋回：立即停车，向落水者一舷操满舵，驶过落水者后加速，船首转过180°时把定，沿反航向航行，落水者位于正横后30°时满舵旋回，接近落水者适时停船，放艇施救；willamson旋回：立即向落水者一舷操满舵，当船首转过60°后，改操另一舷满舵，至与反航向差20°时正舵，把定反航向。(2)延迟行动：scharnow旋回：向任意一舷操满舵，当船首转过240°后，改操另一舷满舵，至与反航向相差20°时正舵，把定反航向。
技术实现要素：
本发明针对以上问题的提出，本发明涉及一种基于船上人员落水的应急操纵辅助系统，其特征在于包括：
提供至少包括：船舶位置p、航向c以及航速v数据的传感器单元；分析所述传感器单元获取的数据，并进行数据处理的数据处理单元；显示应急操纵方法及相关提示信息的显示单元；
发现人员落水后，所述显示单元的选择启动系统，系统通过所述传感器单元记录启动时刻的船舶初始位置pi以及初始航向ci；所述显示单元显示快速到达落水人员位置的立即行动s1及搜寻失踪人员的延迟行动s2两种应急操作模式；所述船舶实际位置pa与pi之间的距离dai和方位bai分别为：
其中，
所述应急操纵累计用时t为：
ta-ti；
其中，ta为当前系统时间，ti为启动系统的初始时间；
所述预计到达落水人员位置附近的时间t按照下式计算：
其中，ta为当前系统时间，v为当前船舶航行速度；
所述立即行动s1应用单旋回、双旋回、willamson旋回三种方法；所述延迟行动s2应用scharnow旋回方法。
进一步的，当选择所述单旋回时，系统根据所述显示单元显示选择的落水人员的落水位置位于左舷或右舷，对应提示施左满舵或右满舵；当检测到航向c开始时，系统提示停车，并计算所述传感器单元检测到启动时刻船舶位置pi与当前船舶位置pa之间的距离dai，当船舶进入dai的阈值距离范围内时，提示船舶位于落水人员附近，并提示停车；
进一步的，当选择所述双半旋回时，系统根据所述显示单元显示选择的落水人员位于左舷/右舷的位置，提示向落水人员一侧施满舵，当检测到航向开始变化时，系统提示停车；当所述传感器检测的启动时刻记录的船舶初始位置pi与当前的船舶位置pa连线的方位bai与实际航向ca相差90°时，提示船舶进车；当所述传感器检测的实际航向ca与启动时刻记录的航向ci相差180°时，系统提示把定ci+180°航向；当所述传感器检测的当前的船舶位置pa与启动时刻记录的船舶位置pi连线的方位bai与实际航向ca相差120°时，系统提示向落水人员一侧施满舵；再根据所述传感器单元检测的启动时刻的船舶位置pi与当前的船舶位置pa之间的距离dai提示船舶位于落水人员附近；
进一步的，当选择willamson旋回时，系统根据所述显示单元显示选择的落水人员位于左舷或右舷的位置，对应提示向落水人员一侧施满舵，当检测到实际航向ca与启动时刻记录的航向ci相差60°时，系统提示施船舶转向的反方向满舵；当检测到的实际航向ca与启动时刻记录的初始航向ci与180°的和相差20°时，提示船舶正舵并把定ci+180°航向；再根据所述传感器单元检测的启动时刻的船舶位置pi与当前的船舶位置pa之间的距离dai，系统提示船舶位于落水人员附近。
进一步的，当选定scharnow旋回时，系统提示向任意一侧施满舵，当检测到实际航向ca与启动时刻记录的航向ci相差240°时，系统提示向船舶转向的反方向施满舵，当检测到的实际航向ca与启动时刻记录的航向ci与180°的和相差20°时，提示船舶正舵并把定ci+180°；再根据所述传感器单元检测的启动时刻的船舶位置pi与当前船舶位置pa之间的距离dai提示船舶位于落水人员附近。
更进一步的，所述显示单元以设定的时间间隔显示当前的船舶位置pa点在显示器上的位置并采用实线顺序连接各船位点形成船舶轨迹线；在系统启动时刻的船舶初始位置pi处显示落水人员符号；显示船舶与pi间的实时距离和方位；显示预计到达pi位置的时间；显示系统累计使用时间；如系统检测到船舶未按照系统提示进行操纵时，还显示相关的警告信息。
进一步的，所述辅助系统提供的车舵应急操纵提示信息输出到船上的综合驾驶台系统ibs，从而实现人员落水的船舶自动应急操纵；所述辅助系统是一个独立的设备或为船上主要导助航设备的一个功能模块。
附图说明
为了更清楚的说明本发明的实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的整体结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚完整的描述：
如图1所示，本发明涉及一种基于船上人员落水的应急操纵辅助系统，包括：提供至少包括：船舶位置p、航向c、落水人员位置以及航速v数据的传感器单元；分析检测所述传感器单元所获取数据的数据处理单元，显示应急操纵方法提示及操纵数据信息的显示单元。可以理解为在其它实施方式中，传感器单元可以提供除船舶位置p、航向c以及航速数据v以外其它的用于保证本系统平稳运行的任何数据均可。在本实施方式中，系统提供的应急操纵提示可由人工操纵，也可输出到船舶ibs系统，由自动舵完成相应的舵令。
作为优选的实施方式，船舶实际位置pa与pi之间的距离dai和方位bai分别为：
其中，
应急操纵累计用时t为：
ta-ti；
其中，ta为当前系统时间，ti为启动系统的初始时间；预计到达落水人员位置附近的时间t按照下式计算：
其中，ta为当前系统时间，v为当前航行速度；可以理解为，在其他实施方式采用的计算方法可以按照实际情况进行选择，只要能够满足能够将需要的数据采集并计算显示的任何计算方法均可。
在本实施方式中，发现人员落水后，显示单元的选择启动系统，系统通过传感器单元记录启动时刻的船舶初始位置pi以及初始航向ci，显示单元显示快速到达落水人员位置的立即行动s1及搜寻失踪人员的延迟行动s2两种应急操作模式。可以理解为，在其它实施方式中，对于落水人员救援的方式可以按照实际情况进行选择，只要能够满足适应不同情况下的人员救援即可。
在本实施方式中，立即行动s1应用单旋回、双旋回、willamson旋回三种方法，延迟行动s2应用scharnow旋回方法。可以理解为，在其它实施方式中，
立即行动或延迟行动的具体应用的方法可以按照实际情况进行选定，只要能够提供人员落水后的应急操纵提示，从而实现船舶快速及时地驶至落水人员附近实施救助即可。
作为优选的实施方式，当选择所述单旋回时，系统根据显示单元显示选择的落水人员的位于左舷或右舷的位置，提示施左满舵或右满舵，当检测到航向c变化时，提示停车。停车后，根据所述传感器单元检测的启动时刻的船舶初始位置pi与当前的船舶位置pa之间的距离dai，控制船舶位于落水人员附近。可以理解为在其它实施方式中，将船舶驶至落水人员附近可以通过其它检测单元测得的数据实现。
作为优选的实施方式，当选择所述双半旋回时，系统根据所述显示单元显示选择的落水人员位于左舷/右舷的位置，提示向落水人员一侧施满舵，当检测到航向开始变化时，系统提示停车；当所述传感器检测的启动时刻记录的船舶初始位置pi与当前的船舶位置pa连线的方位bai与实际航向ca相差90°时，提示船舶进车；当所述传感器检测的实际航向ca与启动时刻记录的航向ci相差180°时，系统提示把定ci+180°航向；当所述传感器检测的当前的船舶位置pa与启动时刻记录的船舶位置pi连线的方位bai与实际航向ca相差120°时，系统提示向落水人员一侧施满舵；再根据所述传感器单元检测的启动时刻的船舶位置pi与当前的船舶位置pa之间的距离dai提示船舶位于落水人员附近。
作为优选的实施方式，当选择willamson旋回时，系统根据所述显示单元显示选择的落水人员位于左舷或右舷的位置，对应提示向落水人员一侧施满舵，当检测到实际航向ca与启动时刻记录的航向ci相差60°时，系统提示施船舶转向的反方向满舵；当检测到的实际航向ca与启动时刻记录的初始航向ci与180°的和相差20°时，提示船舶正舵并把定ci+180°航向；再根据所述传感器单元检测的启动时刻的船舶位置pi与当前的船舶位置pa之间的距离dai，系统提示船舶位于落水人员附近。
作为优选的实施方式，当选择scharnow旋回时，系统提示向任意一侧施满舵，当检测到实际航向ca与启动时刻记录的航向ci相差240°时，系统提示向船舶转向的反方向施满舵，当检测到的实际航向ca与启动时刻记录的航向ci+180°和相差20°时，提示船舶正舵并把定ci+180°；再根据所述传感器单元检测的启动时刻的船舶位置pi与当前船舶位置pa之间的距离dai提示船舶位于落水人员附近。
作为优选的实施方式，所述显示单元以设定的时间间隔显示当前的船舶位置pa点在显示器上的位置并采用实线顺序连接各船位点形成船舶轨迹线；启动时刻的船舶初始位置pi处显示落水人员符号、显示船舶与pi间的实时距离dai和方位bai、显示预计到达pi位置的时间t、显示系统累计使用时间t。可以理解为，在其他实施方式中，当系统检测到船舶未按照系统提示进行操纵时，显示单元还会显示相关的警告信息。
作为优选的实施方式，本系统作为一个独立的设备，可以理解为在其它实施方式中，本系统也可以作为船上主要导助航设备如ecdis、gps或雷达的一个功能模块，通过简单的人机对话界面，结合外界传感器提供的船位、航向和航速数据，显示应采取的应急操纵方法。只要能够满足，能够良好的确定人员的落水位置并给出航向航线指引的任何船舶系统均可。同时，本系统也可接入到船舶ibs系统，实现人员落水后的自动应急操纵。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。