一种船桥碰撞事故的预警系统及方法与流程

本发明涉及事故预警技术领域，特别涉及一种船桥事故的预警系统及方法。

背景技术：

跨越通航河流的各种桥梁极大地便利了陆上交通，促进了当地的经济发展。但桥梁作为跨越航道的固定建筑物，客观上也对船舶通航形成了障碍，给船舶航行增加了难度，稍有不慎就可能导致船桥碰撞事故的发生。同时，内河船型的大型化和高速化趋势以及危险品运输不断增长的态势，都使得船撞桥事故的影响和由此产生的风险显得更加突出。为了防止与减少船撞桥事故，既保证桥梁不受撞击，又保护船舶通航安全，需要对碰撞事故进行提前预警，变被动防护为主动预警，提出航行船舶预警测量的技术方法，从源头减少事故发生率。基于摄影测量原理和图像处理技术的船舶航速、航向、位置、尺度测量技术，能够为船桥碰撞事故的预警提供实时信息，从而为船舶导航、桥梁管理等提供技术支撑。

技术实现要素：

为了克服现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种船桥碰撞事故的预警系统及方法，非接触式测量方式对船桥碰撞可能性进行测量预警，对于船的自由运动没有影响，且测量过程简单易操作，测量精度高，实时性好，可靠性好。

一种船桥碰撞事故的预警系统，包括桥高标定单元、系统标定单元、高速成像单元、高速存储单元、图像及数据处理单元、实时通信单元、报警显示单元；

所述桥高标定单元，用于测量桥的绝对高度，测量结果输入给所述报警显示单元；

所述系统标定单元，包括设置三个四象限靶标，用于测量三个靶标的质心空间位置坐标，测量结果输入给所述图像及数据处理单元；

所述高速成像单元，用于对被测船及所述三个靶标进行实时成像，所述高速存储单元用于存储所述高速成像单元采集到的实时成像数据并输入给所述图像及数据处理单元；

所述图像及数据处理单元，用于解析所述实时成像数据，实时获取所述三个靶标在像平面的质心坐标以及所述被测船的最高点在像平面的坐标，进而计算出所述被测船的最高点的空间位置坐标；

所述实时通信单元，用于实时接收和发送所述图像及数据处理单元解析出的所述被测船的最高点的空间位置坐标；

所述报警显示单元用于，实时接收并显示所述实时通信单元发送的所述被测船的最高点的空间位置坐标，显示所述桥的绝对高度，进而比对所述被测船的最高点和所述桥的绝对高度，若所述被测船的最高点的绝对高度高于所述桥的绝对高度则进行报警。

优选地，所述高速成像单元包括定焦镜头、适配器、高速相机、数据分配器。

优选地，所述高速存储单元包括高速存储盒及内置的固态硬盘。

优选地，所述图像及数据处理单元包括pci-高速图像处理卡。

优选地，所述图像及数据处理单元的数据处理过程为：

对所述实时成像数据进行实时的目标跟踪提取，实时获取所述三个靶标在像平面的质心坐标(xi,yi)，i＝1,2,3，以及所述被测船的最高点在像平面的坐标(xm,ym)，建立公式：

其中，所述三个靶标的质心空间位置坐标为(ai,bi,ci)，i＝1,2,3；ki为参数，i＝0,1,2…8；

建立九个方程，计算出九个参数：

求得所述被测船的最高点的空间位置坐标(am,bm,cm)为：

一种船桥碰撞事故的预警方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：测量所述桥的绝对高度；

步骤二：测量所述三个靶标的质心空间位置坐标，进行图像及数据处理；

步骤三：当被测船驶入船桥碰撞事故的预警区域时，对被测船及所述三个靶标进行实时成像，存储采集到的实时成像数据；

步骤四：解析所述实时成像数据，实时获取所述三个靶标在像平面的质心坐标以及所述被测船的最高点在像平面的坐标，进而计算出所述被测船的最高点的空间位置坐标；

步骤五：显示所述被测船的最高点的空间位置坐标及所述桥的绝对高度，比对所述被测船的最高点和所述桥的绝对高度，若所述被测船的最高点的绝对高度高于所述桥的绝对高度则进行报警。

优选地，所述步骤四具体为：

对所述实时成像数据进行实时的目标跟踪提取，实时获取所述三个靶标在像平面的质心坐标(xi,yi)，i＝1,2,3，以及所述被测船的最高点在像平面的坐标(xm,ym)，建立公式：

其中，所述三个靶标的质心空间位置坐标为(ai,bi,ci)，i＝1,2,3；ki为参数，i＝0,1,2…8；

建立九个方程，计算出九个参数：

求得所述被测船的最高点的空间位置坐标(am,bm,cm)为：

优选地，步骤三中所述预警区域为所述被测船及所述三个靶标能被同时成像的水面区域。

本发明的船桥碰撞事故的预警系统及方法，采用非接触式的测量方式对船桥碰撞的可能性进行测量预警，对船的自由运动没有影响，且测量过程简单易操作，测量精度高，实时性好，可靠性好。

附图说明

图1为本发明一实施例的船桥碰撞事故的预警系统的组成示意图。

图2为本发明一实施例的船桥碰撞事故的预警方法的步骤流程图。

附图标记说明：1-桥高标定单元；2-系统标定单元；21-靶标；3-高速成像单元；4-高速存储单元；5-图像及数据处理单元；6-实时通信单元；7-报警显示单元；8-桥；9-被测船；10-预警区域。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，而不构成对本发明的限制。

如图1所示，本发明一实施例的船桥碰撞事故的预警系统的组成示意图，船桥碰撞事故的预警系统包括桥高标定单元1、系统标定单元2、高速成像单元3、高速存储单元4、图像及数据处理单元5、实时通信单元6、报警显示单元7；

桥高标定单元1，用于测量桥8的绝对高度，测量结果输入给报警显示单元7；

系统标定单元2，包括设置三个四象限的靶标21，用于测量三个靶标21的质心空间位置坐标，测量结果输入给图像及数据处理单元5；

高速成像单元3，用于对被测船9及所述三个靶标21进行实时成像，高速存储单元4用于存储高速成像单元3采集到的实时成像数据并输入给图像及数据处理单元5；

图像及数据处理单元5，用于解析述实时成像数据，实时获取三个靶标21在像平面的质心坐标以及被测船9的最高点在像平面的坐标，进而计算出被测船9的最高点的空间位置坐标；

实时通信单元6，用于实时接收和发送图像及数据处理单元5解析出的被测船9的最高点的空间位置坐标；

报警显示单元7，用于实时接收并显示实时通信单元6发送的被测船9的最高点的空间位置坐标，显示桥8的绝对高度，进而比对被测船9的最高点和桥8的绝对高度，若被测船9的最高点的绝对高度高于桥8的绝对高度则进行报警。

在一些实施例中，高速成像单元3包括定焦镜头、适配器、高速相机、数据分配器。实时通信单元6

在一些实施例中，高速存储单元4包括高速存储盒及内置的固态硬盘。报警显示单元7还可以显示被测船9的运动输出曲线和数值，可以设置警鸣器，在需要报警时同时显示危险图标和发出警鸣报警。

在一些实施例中，图像及数据处理单元5包括pci-高速图像处理卡，数据处理过程为：

对实时成像数据进行实时的目标跟踪提取，实时获取所述三个靶标21在像平面的质心坐标(xi,yi)，i＝1,2,3，以及被测船9的最高点在像平面的坐标(xm,ym)，建立公式：

其中，三个靶标21的质心空间位置坐标为(ai,bi,ci)，i＝1,2,3；ki为参数，i＝0,1,2…8；

建立九个方程，计算出九个参数：

求得被测船9的最高点的空间位置坐标(am,bm,cm)为：

本发明还公开了一种船桥碰撞事故的预警系方法，如图2所示，为本发明一实施例的船桥碰撞事故的预警方法的步骤流程图，包括以下步骤：

步骤一：测量桥8的绝对高度；

步骤二：测量三个靶标21的质心空间位置坐标，进行图像及数据处理；

步骤三：当被测船9驶入船桥碰撞事故的预警区域10时，对被测船9及三个靶标21进行实时成像，存储高速采集到的实时成像数据5；

步骤四：解析所述实时成像数据，实时获取三个靶标21在像平面的质心坐标以及被测船9的最高点在像平面的坐标，进而计算出被测船9的最高点的空间位置坐标；

步骤五：显示被测船9的最高点的空间位置坐标及桥8的绝对高度，比对被测船9的最高点和桥9的绝对高度，若被测船9的最高点的绝对高度高于桥9的绝对高度则进行报警。

在一些实施例中，步骤四具体为：

对实时成像数据进行实时的目标跟踪提取，实时获取所述三个靶标21在像平面的质心坐标(xi,yi)，i＝1,2,3，以及被测船9的最高点在像平面的坐标(xm,ym)，建立公式：

其中，三个靶标21的质心空间位置坐标为(ai,bi,ci)，i＝1,2,3；ki为参数，i＝0,1,2…8；

建立九个方程，计算出九个参数：

求得被测船9的最高点的空间位置坐标(am,bm,cm)为：

其中，步骤三中预警区域10为被测船9及三个靶标21能被同时成像的水面区域。

本发明的船桥碰撞事故的预警系统及方法，采用非接触式的测量方式对船桥碰撞的可能性进行测量预警，对船的自由运动没有影响，且测量过程简单易操作，测量精度高，实时性好，可靠性好。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。