一种结合海图和AIS系统的船用自动操舵仪系统的制作方法

一种结合海图和ais系统的船用自动操舵仪系统
技术领域
1.本发明涉及自动操舵仪技术领域，具体是一种结合海图和ais系统的船用自动操舵仪系统。


背景技术：

2.操舵仪是一种用于调节船只航行方向的装置，其一般用于船只上，且随着时代的发展，自动操舵仪越来越普及，由于其自动化程度高，已快速成为智能船舶的首选装置。
3.自动操舵仪通过预定的航行轨迹，在船只的航行过程中，适时的调整船只的航行方向，从而实现对船只航行方向的调节，相对于人工操纵船只，自动化的操舵仪能够使船只的航行更加平稳，船只的航行轨迹更加贴近预定的航向和航路。
4.现有技术中，随着自动操舵仪的普及，安全问题日益突出，由于船员在使用自动舵时，船舶长时间不需要人工干预，导致掌舵的船员放松警惕。同时由于现有的自动操舵仪没有海图信息和ais信息，因此在自动航行时不能够及时识别航行线路上的障碍物信息，从而容易导致航行碰撞风险；因此，针对上述问题提出一种结合海图和ais系统的船用自动操舵仪系统。


技术实现要素：

5.为了弥补现有技术的不足，现有的自动操舵仪缺乏海图信息和ais信息，因此船舶在自动航行时，自动操舵仪不能够及时识别航行线路上的障碍物信息，从而容易产生航行碰撞风险的问题，本发明提出的一种结合海图和ais系统的船用自动操舵仪系统。
6.一种结合海图和ais系统的船用自动操舵仪系统，包括识别系统、传感器模块、自动航向计算单元以及操舵机械单元；所述识别系统以及传感器模块均运行于自动航向计算单元上；且所述自动航向计算单元电性控制操舵机械单元；所述识别系统由海图数据处理单元、ais数据处理单元以及险情分析模块组成；所述海图数据处理单元用于准确获知当前水域内的海底障碍物信息；所述ais数据处理单元用于自动识别周围水域他船的航行轨迹信息；所述险情分析模块接收海图数据处理单元、ais数据处理单元的信息；所述传感器模块包括航向传感器、航行传感器以及舵角传感器；所述航向传感器以及航行传感器设置在船身；所述舵角传感器设置在船舵上；所述自动航向计算单元用于接收所述识别系统收集以及整理的信息，并做出相应的命令；所述自动航向计算单元接收来自于传感器模块、海图数据处理单元以及ais数据处理单元的数据信息；根据传感器模块、海图数据处理单元以及ais数据处理单元的数据信息，自动航向计算单元通过计算输出船只的未来航行路径，向船员发出险情告警信息，或直接控制操舵机械单元，做出规避险情的动作；所述操舵机械单元用于接收所述自动航向计算单元计算后的信息，并做出相应的命令控制操舵机；所述操舵机械单元接收来自于所述自动航向计算单元计算后的未来航行
路径数据，并下达命令操控操舵机，操舵机接收命令控制船舵按照计算后的未来航行路径数据进行调整，并实时通过传感器模块进行反馈。
7.优选的，所述航向传感器用于监测船舶的实时航行方向；所述航行传感器用于实时监测船只的航行信息以及航速信息；所述舵角传感器用于实时监测船只舵角的信息。
8.优选的，所述海图数据处理单元中包括礁石信息、水深以及航标等信息；所述礁石信息包括礁石大小、礁石位置以及礁石的数量信息，避免船只剐蹭海底障碍物；所述水深信息指代船只航向上的实时水深情况，避免船只搁浅；所述险情分析模块用于在自动航向计算单元计算时，分析当前航向上是否有航行险情。
9.优选的，所述海图数据处理单元包括海图数据模块以及海图提取模块；所述海图数据模块指代海图数据库；所述海图提取模块用于在自动航向计算单元计算时，实时解析海图数据，其中海图数据库为标准的海图数据源，且在海图数据库中，水深以及障碍物数据信息实时通过海图解析器分析至自动航向计算单元中，如果有相遇风险，则需要在自动舵打舵输出前发出相关的报警提示，提醒船员做出相关的规避动作，或自动控制操舵机械单元做出航向规避动作。
10.优选的，所述ais数据处理单元识别周围水域他船的航行信息，并通过自动航向计算单元实时计算与分析有无碰撞风险。
11.优选的，所述自动航向计算单元内设置ais信号解析器以及海图解析器，用于解析ais数据处理单元以及海图数据处理单元传输的信息，优化自动航向计算单元的处理策略，实时计算船舶碰撞概率并辅助自动航向计算单元快速生成安全打舵指令；所述ais数据处理单元自动播报所在船只名称、航向、航速以及定位设备的精度信息；用于识别其他装配ais数据处理单元的船只之间的信息互通，及时规避碰撞风险。
12.本发明的有益之处在于：1.本发明通过将海图数据以及自动识别系统导入自动操舵仪，通过海图数据处理单元，在自动航向计算单元计算时，实时解析海图数据模块，提取海图数据模块中的水深以及障碍物等数据，分析当前船只航向上可能存在的航行险情，经过险情分析后，通过自动航向计算单元计算分析，电性控制操舵机打舵，规避碰撞风险，而通过ais数据处理单元，优化自动航向计算单元的处理策略，使得航向计算单元可以分析与周围水域其他船舶的碰撞风险，辅助自动航向计算单元生成安全打舵指令，利用海图数据处理单元以及ais数据处理单元为船只航行提供保障，实现提高自动操舵仪的安全性，避免由于船员的疏忽而导致船只与障碍物发生碰撞。
附图说明
13.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，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性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
14.图1为本发明一种实施例的系统组成示意图。
具体实施方式
15.下面将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、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
16.请参阅图1所示，一种结合海图和ais系统的船用自动操舵仪系统，包括识别系统、传感器模块、自动航向计算单元以及操舵机械单元；所述识别系统以及传感器模块均运行于自动航向计算单元上；且所述自动航向计算单元电性控制操舵机械单元；所述识别系统由海图数据处理单元、ais数据处理单元以及险情分析模块组成；所述海图数据处理单元用于准确获知当前水域内的海底障碍物信息；所述ais数据处理单元用于自动识别周围水域他船的航行轨迹信息；所述险情分析模块接收海图数据处理单元、ais数据处理单元的信息；所述传感器模块包括航向传感器、航行传感器以及舵角传感器；所述航向传感器以及航行传感器设置在船身；所述舵角传感器设置在船舵上；所述自动航向计算单元用于接收所述识别系统收集以及整理的信息，并做出相应的命令；所述自动航向计算单元接收来自于传感器模块、海图数据处理单元以及ais数据处理单元的数据信息；根据传感器模块、海图数据处理单元以及ais数据处理单元的数据信息，自动航向计算单元通过计算输出船只的未来航行路径，向船员发出险情告警信息，或直接控制操舵机械单元，做出规避险情的动作；所述操舵机械单元用于接收所述自动航向计算单元计算后的信息，并做出相应的命令控制操舵机；所述操舵机械单元接收来自于所述自动航向计算单元计算后的未来航行路径数据，并下达命令操控操舵机，操舵机接收命令控制船舵按照计算后的未来航行路径数据进行调整，并实时通过传感器模块进行反馈。
17.进一步的，所述航向传感器用于监测船舶的实时航行方向；所述航行传感器用于实时监测船只的航行信息以及航速信息；所述舵角传感器用于实时监测船只舵角的信息。
18.进一步的，所述海图数据处理单元中包括礁石信息、水深以及航标等信息；所述礁石信息包括礁石大小、礁石位置以及礁石的数量信息，避免船只剐蹭海底障碍物；所述水深信息指代船只航向上的实时水深情况，避免船只搁浅；所述险情分析模块用于在自动航向计算单元计算时，分析当前航向上是否有航行险情。
19.进一步的，所述海图数据处理单元包括海图数据模块以及海图提取模块；所述海图数据模块指代海图数据库；所述海图提取模块用于在自动航向计算单元计算时，实时解析海图数据，其中海图数据库为标准的s-57数据源，且在海图数据库中，水深以及障碍物数据信息实时通过海图解析器分析至自动航向计算单元中，如果有相遇风险，则需要在自动舵打舵输出前发出相关的报警提示，提醒船员做出相关的规避动作，或自动控制操舵机械单元做出航向规避动作。
20.进一步的，所述ais数据处理单元识别周围水域他船的航行信息，并通过自动航向计算单元实时计算与分析有无碰撞风险。
21.进一步的，所述自动航向计算单元内设置ais信号解析器以及海图解析器，用于解析ais数据处理单元以及海图数据处理单元传输的信息，优化自动航向计算单元的处理策
略，实时计算船舶碰撞概率并辅助自动航向计算单元快速生成安全打舵指令；所述ais数据处理单元自动播报所在船只名称、航向、航速以及定位设备的精度信息；用于识别其他装配ais数据处理单元的船只之间的信息互通，及时规避碰撞风险。
22.本发明在传统自动操舵仪上融合海图数据处理单元和ais数据处理单元，可以及时、有效识别海底障碍风险和周围水域船舶的碰撞风险，在警报来临前提前发出有效告警，大大增强了原有船舶自动操舵仪的安全性。
23.由于操舵机的结构属于现有技术，所以本发明文件中未做描述。
24.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
25.以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。