一种水域航行信息增强装置、系统及方法与流程

本发明属于航运物流、智能装备领域，具体涉及一种水域航行信息增强装置、系统，同时本申请还涉及一种水域航行信息增强方法。

背景技术：

水路运输是以船舶为主要运输工具、以港口或港站为运输基地、以水域包括海洋、河流和湖泊为运输活动范围的一种运输方式，水运至今仍是世界许多国家和地区最重要的运输方式之一。水路运输是目前各主要运输方式中兴起最早、历史最长的运输方式。其技术经济特征是载重量大、成本低、投资省，但灵活性小，连续性也差，较适于担负大宗、低值、笨重和各种散装货物的中长距离运输。

水路运输包括沿海运输、近海运输、远洋运输、内河运输等，其中，内河运输中需要有内河电子航道图作为航行时的辅助工具。

内河电子航道图是指利用计算机、地理信息等技术，将内河航道各要素信息进行技术处理，制作而成的标准化、数字化的专题地图。内河电子航道图能够实时显示航标、水深、周边船舶等航道要素信息，沉船、礁石等水下碍航物信息，桥梁、码头等临过河建筑物信息，航行通告和航道维护尺度等公共服务信息，并可通过无线或有线网络通信自动更新最新数据，供用户使用。

船舶自动识别系统(automaticidentificationsystem,简称ais系统)由岸基(基站)设施和船载设备共同组成，是一种新型的集网络技术、现代通讯技术、计算机技术、电子信息显示技术为一体的数字助航系统和设备。船舶自动识别系统(ais)，配合全球定位系统(gps)将船舶实际位置、船速、改变航向率及航向等船舶动态结合船名、呼号、吃水，船舶尺度及危险货物等船舶静态资料由甚高频(vhf)频道向附近水域船舶及岸台广播，也可以由海事部门通过信息服务平台向公众开放。

内河航标用于引导船舶航行、定位和标示碍航物与表示警告的人工标志，为各种水上活动提供安全信息的设施或系统。设于通航水域或其近处，以标示航道、锚地、滩险及其他碍航物的位置，表示水深、风情，指挥狭窄水道的交通。

目前内河航道船舶导航比较先进的方法为：内河电子航道图系统通过与gps系统、ais系统、雷达系统等多系统相融合，为船舶用户提供导航功能。但内河航道船舶导航受到航道尺寸、水位、水下障碍物、礁石、桥梁、周边船舶等影响因素，复杂程度较高，气候天气影响较大，对船舶驾驶员也有较高要求。

总体来看，目前内河航道船舶导航存在有以下缺点：1.传统内河航道船舶导航系统只能显示船舶在内河中的路径，对于船舶应该行驶的区域无法直观表达。2.在黑夜或者恶劣天气条件下，船舶驾驶员仅仅通过传统导航，对于识别航行区域、障碍物、桥梁、航标、其它船舶等较为困难。3.传统内河航道导航需要船舶驾驶员一边驾驶船舶，一边观测导航屏幕，导航不够直观，并且对船舶驾驶员的驾驶经验有较高要求。

基于以上存在的一些问题，本申请对水域航行用辅助技术进行了进一步的研究。

技术实现要素：

针对以上现有技术中的不足，本发明提供了一种水域航行信息增强装置及系统，能够起到很好的水域航行辅助功能，同时还提供了一种水域航行信息增强方法，安全性高。

为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决。

一种水域航行信息增强装置，至少包括：水域环境探测器和增强现实显示器，所述水域环境探测器，用于获取水域环境的实物信息；所述增强现实显示器，用于至少根据所述水域环境探测器获取的水域环境的实物信息，生成可视化的航行虚拟信息，叠加显示于所述增强现实显示器的视场中。

增强现实技术(augmentedreality，简称ar)，是一种实时地计算摄影机影像的位置及角度并加上相应图像、视频、3d模型的技术，这种技术的目标是在屏幕上把虚拟世界套在现实世界并进行互动。本申请中的增强现实显示器，可以为头戴式显示器，也可以为透明/半透明显示器，也可以为投影式显示器，用于将影像叠加在现实显示器的视场中，或者叠加在驾驶窗的玻璃上，形成增强现实效果，如此可以在驾驶员正常的视野上现实标志信息、航道线等虚拟形象，方便驾驶员操作，保证驾驶安全。

作为优选，所述水域环境探测器包括：广角摄像头、变焦摄像头、rgb摄像头、深度摄像头、激光探测器、毫米波雷达、声呐探测器、水速探测仪、温度计、湿度计、风向仪、风速仪中的一种或者多种，所述rgb摄像头，用于获取所述水域环境的实物影像信息；所述深度摄像头，用于获取所述水域环境的实物空间尺寸信息；所述激光探测器，用于获取所述水域环境的实物距离信息；所述毫米波雷达，用于在雨雾天气中，获取所述水域环境的实物距离信息；所述声呐探测器，用于获取所述水域环境的水下环境信息；所述水速探测仪，用于获取所述水域环境的水流速度信息；所述温度计，用于获取所述水域环境的温度信息；所述湿度计，用于获取所述水域环境的湿度信息；所述风向仪，用于获取所述水域环境的风向信息；所述风速仪，用于获取所述水域环境的风速信息。

以上的水域环境探测器可以获得外部环境中的相应的信息，显示在驾驶员的视野上，方便驾驶员查看，安全性高。

作为优选，还包括水上航行器(比如本船)探测器，所述水上航行器探测器，用于获得水上航行器本身的实物信息，显示在驾驶员的视野上，方便驾驶员查看，安全性高。

作为优选，所述水上航行器探测器包括：地磁仪、陀螺仪、导航仪、吃水仪中的一种或者多种，所述地磁仪，用于获取所述水域航行信息增强装置所在的水上航行器的朝向信息；所述陀螺仪，用于获取所述水域航行信息增强装置所在的水上航行器的方向信息；所述导航仪，用于获取所述水域航行信息增强装置所在的水上航行器的经纬度信息；所述吃水仪，用于获取所述水域航行信息增强装置所在的水上航行器的水下深度信息。

作为优选，还包括交互部件，所述交互部件，用于与所述水域航行信息增强装置进行互动。

作为优选，所述交互部件包括：手势识别部件、智慧手套、头瞄部件、眼动跟踪部件、语音控制部件、操控手柄中的一种或者多种；所述手势识别部件或智慧手套，用于检测手势动作，接收输入的控制指令；所述头瞄部件或者眼动跟踪部件，用于模拟鼠标的所述控制指令；所述语音控制部件，用于接收语音输入的所述控制指令；所述操控手柄，用于接收输入的控制指令。通过以上的交互部件，驾驶员可以对显示在视野中的虚拟标志进行操作，获得进一步的信息，也可以输入信息。

作为优选，还包括ai图像识别模块，所述ai图像识别模块，用于根据所述获取水域环境的实物信息，识别出水面、水岸、往来船只、桥梁、危险区域、浅水区域等。

作为优选，还包括虚拟物生成模块，可以生成虚拟航道线、警示线、危险区域等信息。所述虚拟物生成模块，用于根据所述ai图像识别模块的识别结果在所述增强现实显示器的视场中叠加显示指示信息、引导信息、提醒信息、环境信息和实物信息中的一种或者多种，所述指示信息，至少包括河道宽度信息、桥墩宽度信息、所述水上航行器宽度信息和经纬度位置信息中的一种或者多种；所述引导信息，至少包括往来航道分割线信息、所述水上航行器航行方向和速度信息、地图信息和地图中其他水上航行器航行的位置信息中的一种或者多种；所述提醒信息，至少包括沉船区域信息、浅水区域信息、桥高信息、防碰撞信息中的一种或者多种；所述环境信息，至少包括天气信息、风速/风向信息、温/湿度信息、涨/落潮信息、水流方向/速度信息中的一种或者多种；所述实物信息，至少包括船只查询信息、港口查询信息、航线查询信息中的一种或者多种。

作为优选，还包括扬声器和/或警示器，所述扬声器，用于语音播报所述指示信息、引导信息、提醒信息、环境信息和实物信息中的一种或者多种；所述警示器，用于警报声/光方式提示重要注意信息。

本申请中涉及的一种水域航行信息增强系统，包括：水域航行信息增强装置，还包括水上航行器信息管理子系统、电子航道图子系统、船舶自动识别子系统、全球定位子系统(gps、北斗、格洛纳斯等定位导航系统)、智能水域实物识别子系统和天气预报实报子系统中的一种或者多种；所述水域航行信息增强装置，用于从所述水上航行器信息管理子系统、电子航道图子系统、船舶自动识别子系统、全球定位子系统、智能水域实物识别子系统、天气预报实报子系统中的一种或多种中获取水域环境的实物信息，生成可视化的航行虚拟信息，叠加显示于所述水域航行信息增强装置的视场中。

进一步的一种水域航行信息增强系统，其中，水域航行信息增强装置包括通讯模块，所述通讯模块，用于从本地(边缘计算节点)装载的或者网络设备(包括云端计算节点和/或边缘计算节点)装载的所述电子航道图子系统、船舶自动识别子系统，全球定位子系统、智能水域实物识别子系统和/或天气预报实报子系统中获取水域环境的实物信息，生成可视化的航行虚拟信息。

进一步的一种水域航行信息增强系统，其中，水域航行信息增强装置包括虚拟物生成模块，所述虚拟物生成模块，用于根据获取水域环境的实物信息，生成可视化的航行虚拟信息，在所述增强现实显示器的视场中叠加显示。

进一步的一种水域航行信息增强系统，其中，所述航行虚拟信息包括：指示信息、引导信息、提醒信息、环境信息和实物信息中的一种或者多种，所述指示信息，至少包括河道宽度信息、桥墩宽度信息、所述水上航行器宽度信息和经纬度位置信息中的一种或者多种；所述引导信息，至少包括往来航道分割线信息、所述水上航行器航行方向和速度信息、地图信息和地图中其他水上航行器航行的位置信息中的一种或者多种；所述提醒信息，至少包括沉船区域信息、浅水区域信息、桥高信息、防碰撞信息中的一种或者多种；所述环境信息，至少包括天气信息、风速/风向信息、温/湿度信息、涨/落潮信息、水流方向/速度信息中的一种或者多种；所述实物信息，至少包括船只查询信息、港口查询信息、航线查询信息中的一种或者多种。

本申请中涉及的一种水域航行信息增强方法，根据水域环境的实物信息，在水域航行信息增强装置的增强现实显示器的视场中叠加显示可视化的航行虚拟信息，包括虚拟航道线、虚拟警示线、虚拟危险区域标志等，便于驾驶员判断，提高驾驶的安全性。

作为优选，还包括以下步骤：从水域航行信息增强装置的水域环境探测器，获取所述水域环境的实物信息，生成可视化的航行虚拟信息。

作为优选，还包括以下步骤：从本地装载的或者网络设备装载的所述电子航道图子系统、船舶自动识别子系统，全球定位子系统、智能水域实物识别子系统和/或天气预报实报子系统中获取水域环境的实物信息，生成可视化的航行虚拟信息。

作为优选，还包括以下步骤：通过交互部件，向水域航行信息增强装置和/或网络设备发出获取所述水域环境的实物信息的控制指令。

作为优选，还包括以下步骤：通过水域航行信息增强装置和/或网络设备的ai图像识别模块，获取水域环境的实物信息，识别出水面、水岸、往来船只、桥梁、危险区域、浅水区域；根据所述ai图像识别模块的识别结果，通过水域航行信息增强装置和/或网络设备的虚拟物生成模块生成可视化的所述航行虚拟信息。

作为优选，所述航行虚拟信息包括：指示信息、引导信息、提醒信息、环境信息和实物信息中的一种或者多种，所述指示信息，至少包括河道宽度信息、桥墩宽度信息、所述水上航行器宽度信息和经纬度位置信息中的一种或者多种；所述引导信息，至少包括往来航道分割线信息、所述水上航行器航行方向和速度信息、地图信息和地图中其他水上航行器航行的位置信息中的一种或者多种；所述提醒信息，至少包括沉船区域信息、浅水区域信息、桥高信息、防碰撞信息中的一种或者多种；所述环境信息，至少包括天气信息、风速/风向信息、温/湿度信息、涨/落潮信息、水流方向/速度信息中的一种或者多种；所述实物信息，至少包括船只查询信息、港口查询信息、航线查询信息中的一种或者多种。

作为优选，该方法还包括：语音播报所述指示信息、引导信息、提醒信息、环境信息和实物信息中的一种或者多种；和/或，声/光警报方式提示重要注意信息。

与现有技术相比，本发明方案和/或实施例至少具有以下有益效果之一：(1)提供了一种用于水路运输中的航行信息增强装置，可供驾驶员或者指挥员使用，能够将前方水域、河道、湖面、洋面上信息以虚拟标识的形式显示在驾驶员的视野中，方便驾驶员或者指挥员做出相应的操作(命令)，提高航运过程中的安全性。(2)提供了一种水域航行信息增强系统，能够收集水域环境中的多种信息，并以虚拟形象的形式展现给驾驶人员，能够进行虚拟交互操作，提高航运人员在驾驶过程中的操作可视性、便利性，增强安全性。(3)提供了一种水域航行信息增强方法，通过子系统信息收集、信息虚拟化、现实增强显示、交互操作等步骤，大大方便了航运人员在驾驶过程中的操作性，提高了驾驶安全性能。

附图说明

图1为本发明中的系统模块示意图。

图2为现有技术中白天正常状态下的视觉图。

图3为本发明中增强现实后的白天正常状态下的视觉图。

图4为图3/图7/图10中涉及的虚拟符号名称对照图。

图5为一种实施方式中点击视场中往来船只名称后出现详细说明的示意图。

图6为一种实施方式中点击视场中往来船只后出现详细说明的示意图。

图7为一种实施方式中点击菜单后出现详细说明的示意图。

图8为一种实施方式中进行菜单栏拖拽的示意图。

图9为现有技术中夜晚或大雾状态下的视觉图。

图10为本发明中增强现实后的夜晚或大雾状态下的视觉图。

图11为现有技术中本船过桥时的视觉图。

图12为本发明中增强现实后的本船过桥时的视觉图。

图13为一种实施方式中的水域航行信息增强装置的示意图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

以下实施方式中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的原件或具有相同或类似功能的原件，以下通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

本发明描的描述中，需要理解的是，术语：中心、纵向、横向、长度、宽度、厚度、上、下、前、后、左、右、竖直、水平、顶、底、内、外、顺时针、逆时针等指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语：第一、第二等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明所示技术特征的数量。本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语：安装、相连、连接等应做广义理解，本领域的普通技术人员可以根据具体情况理解上述术语在本实用性中的具体含义。

参照图1至图13，本申请中涉及的一种水域航行信息增强装置，至少包括：水域环境探测器和增强现实显示器，所述水域环境探测器，用于获取水域环境的实物信息；所述增强现实显示器，用于至少根据所述水域环境探测器获取的水域环境的实物信息，生成可视化的航行虚拟信息，叠加显示于所述增强现实显示器的视场中。

具体的，所述水域环境探测器包括：广角摄像头、变焦摄像头、rgb摄像头、深度摄像头、激光探测器、毫米波雷达、声呐探测器、水速探测仪、温度计、湿度计、风向仪、风速仪中的一种或者多种，所述rgb摄像头，用于获取所述水域环境的实物影像信息；所述深度摄像头，用于获取所述水域环境的实物空间尺寸信息；所述激光探测器，用于获取所述水域环境的实物距离信息；所述毫米波雷达，用于在雨雾天气中，获取所述水域环境的实物距离信息；所述声呐探测器，用于获取所述水域环境的水下环境信息；所述水速探测仪，用于获取所述水域环境的水流速度信息；所述温度计，用于获取所述水域环境的温度信息；所述湿度计，用于获取所述水域环境的湿度信息；所述风向仪，用于获取所述水域环境的风向信息；所述风速仪，用于获取所述水域环境的风速信息。

以上的水域环境探测器可以获得外部环境中的相应的信息，显示在驾驶员的视野上，方便驾驶员查看，安全性高。

还包括水上航行器探测器，所述水上航行器探测器，用于获得水上航行器本身的实物信息，显示在驾驶员的视野上，方便驾驶员查看，安全性高。所述水上航行器探测器包括：地磁仪、陀螺仪、导航仪、吃水仪中的一种或者多种，所述地磁仪，用于获取所述水域航行信息增强装置所在的水上航行器的朝向信息；所述陀螺仪，用于获取所述水域航行信息增强装置所在的水上航行器的方向信息；所述导航仪，用于获取所述水域航行信息增强装置所在的水上航行器的经纬度信息；所述吃水仪，用于获取所述水域航行信息增强装置所在的水上航行器的水下深度信息。

还包括交互部件，所述交互部件，用于与所述水域航行信息增强装置进行互动。所述交互部件包括：手势识别部件、智慧手套、头瞄部件、眼动跟踪部件、语音控制部件、操控手柄中的一种或者多种；所述手势识别部件或智慧手套，用于检测手势动作，接收输入的控制指令；所述头瞄部件或者眼动跟踪部件，用于模拟鼠标的所述控制指令；所述语音控制部件，用于接收语音输入的所述控制指令；所述操控手柄，用于接收输入的控制指令。通过以上的交互部件，驾驶员可以对显示在视野中的虚拟标志进行操作，获得进一步的信息，也可以输入信息。

还包括ai图像识别模块，所述ai图像识别模块，用于根据所述获取水域环境的实物信息，识别出水面、水岸、往来船只、桥梁、危险区域、浅水区域。

还包括虚拟物生成模块，可以生成虚拟航道线、警示线、危险区域等信息。所述虚拟物生成模块，用于根据所述ai图像识别模块的识别结果在所述增强现实显示器的视场中叠加显示指示信息、引导信息、提醒信息、环境信息和实物信息中的一种或者多种，所述指示信息，至少包括河道宽度信息、桥墩宽度信息、所述水上航行器宽度信息和经纬度位置信息中的一种或者多种；所述引导信息，至少包括往来航道分割线信息、所述水上航行器航行方向和速度信息、地图信息和地图中其他水上航行器航行的位置信息中的一种或者多种；所述提醒信息，至少包括沉船区域信息、浅水区域信息、桥高信息、防碰撞信息中的一种或者多种；所述环境信息，至少包括天气信息、风速/风向信息、温/湿度信息、涨/落潮信息、水流方向/速度信息中的一种或者多种；所述实物信息，至少包括船只查询信息、港口查询信息、航线查询信息中的一种或者多种。

还包括扬声器和/或警示器，所述扬声器，用于语音播报所述指示信息、引导信息、提醒信息、环境信息和实物信息中的一种或者多种；所述警示器，用于警报声/光方式提示重要注意信息。

本申请中涉及的一种水域航行信息增强系统，包括：水域航行信息增强装置，还包括水上航行器信息管理子系统、电子航道图子系统、船舶自动识别子系统、全球定位子系统、智能水域实物识别子系统和天气预报实报子系统中的一种或者多种；所述水域航行信息增强装置，用于从所述水上航行器信息管理子系统、电子航道图子系统、船舶自动识别子系统、全球定位子系统、智能水域实物识别子系统、天气预报实报子系统中的一种或多种中获取水域环境的实物信息，生成可视化的航行虚拟信息，叠加显示于所述水域航行信息增强装置的视场中。

进一步的，其中水域航行信息增强装置包括通讯模块，所述通讯模块，用于从本地(边缘计算节点)装载的或者网络设备(包括云端计算节点和/或边缘计算节点)装载的所述电子航道图子系统、船舶自动识别子系统，全球定位子系统、智能水域实物识别子系统和/或天气预报实报子系统中获取水域环境的实物信息，生成可视化的航行虚拟信息。

进一步的，其中水域航行信息增强装置包括虚拟物生成模块，所述虚拟物生成模块，用于根据获取水域环境的实物信息，生成可视化的航行虚拟信息，在所述增强现实显示器的视场中叠加显示。

进一步的，所述航行虚拟信息包括：指示信息、引导信息、提醒信息、环境信息和实物信息中的一种或者多种，所述指示信息，至少包括河道宽度信息、桥墩宽度信息、所述水上航行器宽度信息和经纬度位置信息中的一种或者多种；所述引导信息，至少包括往来航道分割线信息、所述水上航行器航行方向和速度信息、地图信息和地图中其他水上航行器航行的位置信息中的一种或者多种；所述提醒信息，至少包括沉船区域信息、浅水区域信息、桥高信息、防碰撞信息中的一种或者多种；所述环境信息，至少包括天气信息、风速/风向信息、温/湿度信息、涨/落潮信息、水流方向/速度信息中的一种或者多种；所述实物信息，至少包括船只查询信息、港口查询信息、航线查询信息中的一种或者多种。

本申请中涉及的一种水域航行信息增强方法，根据水域环境的实物信息，在水域航行信息增强装置的增强现实显示器的视场中叠加显示可视化的航行虚拟信息，包括虚拟航道线、虚拟警示线、虚拟危险区域标志等，便于驾驶员判断，提高驾驶的安全性。

作为优选，还包括以下步骤：从水域航行信息增强装置的水域环境探测器，获取所述水域环境的实物信息，生成可视化的航行虚拟信息。

作为优选，还包括以下步骤：从本地装载的或者网络设备装载的所述电子航道图子系统、船舶自动识别子系统，全球定位子系统、智能水域实物识别子系统和/或天气预报实报子系统中获取水域环境的实物信息，生成可视化的航行虚拟信息。

作为优选，还包括以下步骤：通过交互部件，向水域航行信息增强装置和/或网络设备发出获取所述水域环境的实物信息的控制指令。

作为优选，还包括以下步骤：通过水域航行信息增强装置和/或网络设备的ai图像识别模块，获取水域环境的实物信息，识别出水面、水岸、往来船只、桥梁、危险区域、浅水区域；根据所述ai图像识别模块的识别结果，通过水域航行信息增强装置和/或网络设备的虚拟物生成模块生成可视化的所述航行虚拟信息。

作为优选，所述航行虚拟信息包括：指示信息、引导信息、提醒信息、环境信息和实物信息中的一种或者多种，所述指示信息，至少包括河道宽度信息、桥墩宽度信息、所述水上航行器宽度信息和经纬度位置信息中的一种或者多种；所述引导信息，至少包括往来航道分割线信息、所述水上航行器航行方向和速度信息、地图信息和地图中其他水上航行器航行的位置信息中的一种或者多种；所述提醒信息，至少包括沉船区域信息、浅水区域信息、桥高信息、防碰撞信息中的一种或者多种；所述环境信息，至少包括天气信息、风速/风向信息、温/湿度信息、涨/落潮信息、水流方向/速度信息中的一种或者多种；所述实物信息，至少包括船只查询信息、港口查询信息、航线查询信息中的一种或者多种。

作为优选，该方法还包括：语音播报所述指示信息、引导信息、提醒信息、环境信息和实物信息中的一种或者多种；和/或，声/光警报方式提示重要注意信息。

以下通过实施例具体说明。

实施例一

如图2所示，白天正常天气情况下，驾驶员在开船过程中的视野。视野可见驾驶窗边缘8，驾驶窗中还有窗框6，驾驶窗的下部为控制区域11。从驾驶窗看出去可以看到灯塔1、船只2、灯浮3、船头4、岸线5。白天这些景象可见，但不能很好的显示岸线5的边界、驾驶航道、船只名称等信息，也不能显示危险区域。

如图3所示，驾驶员使用本申请中的水域航行信息增强装置(如头戴式ar眼镜)，视野中的景象发生了变化，很多虚拟图像叠加在显示场景中，如，用背景图像覆盖掉阻碍视觉的窗框6，视野中可以显示通过色彩加强显示岸线5，使驾驶员明确看到水域的边界；视野中可以显示虚拟的航线、分割线、警戒线等，使驾驶员明确船只所处的位置、前进方向等信息，避免驶入危险区域中；视野中可以对实际物体进行名称标注，如灯塔1、船只名称、灯浮3等，起到警示提醒驾驶员的目的；此外，视野的下部可以显示虚拟的操作栏，点击后可以显示相应的信息，如：航行状态、天气、时间、航线信息、港口查询、系统功能等；视野中也可以显示最佳的航线方向箭头，方便驾驶员操作。图3中相关虚拟显示对象的意义名称，请参见图4。

在图3中，即在水域航行信息增强装置的视场中，通过交互设备点击如图5中的往来船只的显示名称，将进一步显示其航行的相关信息；通过交互设备点击如图6中的往来船只的影像，将进一步显示其航行的相关信息；水域航行信息增强系统中还链接有船只登记信息查询系统，包括出厂时的船只照片、船只参数等。通过ai图像对比识别技术，可以通过船只的外形从而在船只登记信息查询系统中获取该船只的相关信息。甚至于，通过链接港口信息系统，可以查询客船的起始港和目的港、船客装载人数等信息；可以查询货船的起始港和目的港、货物装载量等信息。

在图3中，即在水域航行信息增强装置的视场中，通过交互设备点击如图7中的状态信息栏中的按钮，可以获取本船的相关信息，以及天气等航行区域的信息；甚至目的港的相关信息。点击后进一步展示的信息，如图8所示，还可以进行视场中的任意拖逸停留。

实施例二

如图9所示，在夜晚或者大雾的情况下，驾驶员在开船过程中的视野。视野中只有点点光源7和窗框6，但不知道是何处何物的光源，只能依靠驾驶员/舵手的经验判断，十分危险。

如图10所示，驾驶员使用本申请中的水域航行信息增强装置(如头戴式ar眼镜)，视野中的景象发生了变化，很多虚拟图像叠加在显示场景中，如，视野中可以显示通过色彩显示显示岸线5，使驾驶员明确看到水域的边界；视野中可以显示虚拟的航线、分割线、警戒线等，使驾驶员明确船只所处的位置、前进方向等信息，避免驶入危险区域中；视野中，用户可以实时对实际物体进行名称标注，如灯塔1、船只名称、灯浮3等，起到警示提醒驾驶员的目的；此外，视野的下部可以显示虚拟的操作栏，点击后可以显示相应的信息，如：航行状态、天气、时间、航线信息、港口查询、系统功能等；视野中也可以显示最佳的航线方向箭头，方便驾驶员操作。

实施例三

如图11所示，白天正常天气情况下，驾驶员在开船过桥时的视野。视野的前方只有桥梁10，驾驶员需要驾驶船只从两个桥墩9之间穿过，需要依靠熟练驾驶员的经验和操作。

如图12所示，驾驶员使用本水域航行信息增强装置(如头戴式ar眼镜、投影装置)，视野中的景象发生了变化，很多虚拟图像叠加在显示场景中，如，视野中可以显示通过色彩显示显示岸线5，使驾驶员明确看到水域的边界；视野中可以显示虚拟的航线、分割线、警戒线等，使驾驶员明确船只所处的位置、前进方向等信息，通过船宽线还可以了解航行中本船的宽度位置，船宽线是可以延长的，通过船宽线与桥墩位置的关系，驾驶员及时调整本船的行驶方向，避免驶入危险区域中；同时视野中标注了桥的名称、桥离水面的高度(可以根据实时测量，也可以根据当日潮汐情况进行换算)、两个桥墩之间的距离、桥的整体长度等信息，再根据本船高度信息、吃水信息换算得本船水面高度信息，方便驾驶员判断并顺利通过桥洞。

以上实施例中，航行信息增强装置在工作时所使用的信息数据来自各个信息采集系统，如水域环境探测器、水上航行器探测器、ai图像识别模块等，还包括虚拟物生成模块及其他子系统，如ais系统、电子导航图系统、gps系统、信息采集系统等，这些信息经过处理系统处理后展现叠加在驾驶人员的视野中，处理系统可以集成在航行信息增强装置中，也可以为船上的独立装置，与各个设备、子系统之间保持通信连接。此外，通过交互部件，驾驶人员还能与水域航行信息增强装置进行互动。

以上实施例中的航行信息增强系统由处理系统(cpu)、电子航道图系统、ais系统、gps系统、信息采集系统和ar显示系统组成，如图1所示。电子航道图系统、ais系统、gps系统和信息采集系统中的信息可以被处理系统(cpu)读取，处理系统(cpu)处理得到的信息后，通过计算和处理，生成虚拟的航道线、船宽线、导航指示线、障碍区、浅水区、桥梁尺寸标记线、桥墩危险区等信息，通过ar显示系统展示出来。如，处理系统(cpu)提供航标、水深航道要素沉船、礁石等水下碍航物信息、桥梁、码头等临过河建筑物等信息。ais系统为处理系统(cpu)提供周边船舶信息。gps系统为处理系统(cpu)提供船舶定位信息。信息采集系统可以采用摄像头、红外线设备雷达等设备，安装于船舶的船艏和船舷位置，实时采集水面船只、航标、桥梁、码头、障碍物信息，以及水下沉船、礁石、障碍物、水深等信息。具有以下优点：1.为内河航道船舶驾驶员提供清晰、直观的导航，降低船舶驾驶员的操作难度和技术门槛。2.为内河航道船舶行驶规范化、安全化提供切实有效的方法。3.夜间或恶劣天气情况下，可为内河航道船舶驾驶员提供清晰的导航。

一种实施方式中，系统具体的处理过程如下：

1.处理系统(cpu)根据电子航道图中整条航线中河道的宽度、长度、走向等信息，生成与实际河岸相同的虚拟河岸线。

2.如果电子航道图中有航道的划分线，则处理系统(cpu)根据电子航道图中的航道划分线分别生成重合的虚拟警戒航道线、虚拟中间分割线和虚拟普通航道线。如果电子航道图中没有航道的划分线，则根据以下方法生成虚拟警戒航道线、虚拟中间分割线和虚拟普通航道线。

(1)处理系统(cpu)根据电子航道图中航道水深分布以及船舶的吃水，计算出航道不适合行驶的浅水区，浅水区与可行驶区域用虚拟警戒航道线分割。

(2)根据航道两侧虚拟的警戒航道线，计算出虚拟的中间分割线，用于分割不同行驶方向的航行区域。

(3)同一行驶方向的航行区域，在虚拟的中间分割线与虚拟警戒航道线之间生成虚拟普通航道线，用以区分同一行驶方向的不同航行区域。虚拟的普通航道线数量根据航道管理要求确定。

3.处理系统(cpu)根据ais系统或电子航道图中提供的内河航道行驶船舶的信息，结合gps系统，识别出周围行驶的船舶的信息，例如船舶的船号、行驶速度、船舶尺寸等，并生成与周围行驶船舶各自对应重合的虚拟的船舶三维模型。

4.处理系统(cpu)读取电子航道图中航标的位置以及信息，例如过用于标示航道范围和航线的河标、接岸标、导标、过河导标、首尾导标、桥涵标；用于标示障碍物的三角浮标、浮鼓、灯船、左右通航浮标、棒形浮标等；用于指示航道深度、架空与水下管线、预报风情和指挥狭窄航道交通的水深信号杆、通行信号台、鸣笛标、界限标、电缆标、横流浮标、风讯信号杆等。根据电子航道图中实际位置，生成与实际航标重合的虚拟的航标三维模型，并对应生成虚拟的指示信息。

信息采集系统用于实时采集船舶周围信息，例如水下障碍区位置和范围、浮标位置、周围船舶尺寸、桥梁高度及桥墩位置等信息，传输给处理系统(cpu)，用于纠正和辅助电子航道图。

根据ar定位技术，将生成的虚拟航道地图信息与电子航道图中相应的信息定位叠合。

本申请中，水域航行信息增强装置既可以将影像投影到驾驶室窗户上的投影式设备，也可以为头戴式ar眼镜或者移动智能终端(手机或pad)。图13中所示的是一种实施方式中的头戴式ar眼镜形式的水域航行信息增强装置，该头戴式ar眼镜包括主体，主体的前部设有显示镜片92和前端摄像头96，分别用于显示叠加图像和获取前部的影像数据；主体的侧部设有手势捕捉摄像头94，用于识别和捕捉手部操作，实现交互功能；主体上还设有耳机93和耳麦95，用于播放语音、输入语音，实现人机交互。

以上所述，本发明提供了一种用于水路运输中的航行信息增强装置及方法，可供驾驶员使用，能够收集水域环境中的多种信息，并以虚拟形象的形式展现给驾驶人员，将前方水域、河道、湖面、洋面上信息以虚拟标识的形式显示在驾驶员的视野中，方便驾驶员做出相应的操作，提高航运过程中的安全性；能够进行虚拟交互操作，提高航运人员在驾驶过程中的操作便利性，增强安全性。

本发明的保护范围包括但不限于以上实施方式，本发明的保护范围以权利要求书为准，任何对本技术做出的本领域的技术人员容易想到的替换、变形、改进均落入本发明的保护范围。