基于无人机航摄技术航道事故处理系统及方法与流程

本发明涉及无人机应用、航道事故技术领域，尤其涉及到基于无人机航摄技术的航道事故处理系统及方法。

背景技术：

本发明中包含的英文简称如下：

uav：unmannedaerialvehicles无人机

imu：inertialmeasurementunit惯性测量单元

gps：globalpositioningsystem全球定位系统

ucs：uavcontrolsystem无人机控制系统

gcs：groundcontrolstation地面控制站

dem：digitalelevationmodel数字高程模型

dom：digitalorthophotomap数字正射影像图

dsm：digitalsurfacemodel数字地表模型

vts：vesseltrafficservice船舶交通服务

已有的航道事故处理技术，是由参与航道船舶交通事故处理的人员、组织、机构等单元相互关系、相互协调所构成的复杂系统，一般包括vts值班操作台、水上指挥中心、业务部门和事故处理单元四个部分。vts值班操作台主要完成从船舶发出的各类信息的接收、处理和上报，实时监控所辖水域船舶动态和发布各类航行信息。水上指挥中心主要完成对航道事故处理活动的指挥决策、执行任务指派和总结。业务部门主要包括航运处和政务中心等，其任务主要是航道事故处理计划。事故处理单元主要完成航道事故的现场处理，如交通指挥、应急搜救和航道清理等。这四个部分的相互协作，完成航道事故的处理。然而，由于涉及多个部门，以及受巡逻船客观条件的限制，利用巡逻船收集航道事故信息存在视程短、反应慢，难以掌握整体态势等，造成航道事故处理时间较长和效率低下，直接导致较长时间的航道阻塞等，不仅给国家和企业造成巨大的经济损失，而且对环境还造成一定程度的破坏。

针对以上问题，现有技术中也作了许多改进，例如中国专利申请号为201610750421.5的发明申请专利公开了一种水上交通事故应急仿真系统，包括通过千兆以太网连接的监控人员客户端，用于多视景现场展示；救援人员客户端，用于根据各自的角色进行场景展示；运行期监控端，用于仿真系统运行时实时救援数据展示和服务器管理；服务器，用于为监控人员客户端和救援人员客户端提供场景展示，接收监控人员客户端和救援人员客户端输入的内容进行数据处理，接收运行期监控端的管理任务从而对服务器进行管理。然而，该发明专利不是基于无人机应用的。

技术实现要素：

为了克服已有技术中存在的缺陷，本发明提供了基于无人机航摄技术航道事故处理系统及方法，极大地提高了航道事故处理的效率。当服务指挥台接收到航道事故的消息时，则向uav管理系统请求服务。无人机立即飞抵航道事故现场目标区域上空，并执行所请求服务(例如，uav实时传输图片/视频、遇险船舶识别和有生目标检测)。与此同时，通过无人机所掌握的现场情况，服务指挥台进行指挥决策，并向处理单元指派任务，完成航道事故处理任务。最后，将处理的结果存储在航道船舶事故数据库中。

一种基于无人机航摄技术航道事故处理系统及方法，所述系统，其特征在于，包括服务指挥台、uav管理系统、处理单元、船舶事故数据库。

所述服务指挥台，一旦接收到航道船舶事故的消息，则向uav管理系统请求服务。它通过多种通讯方式，接收有关航道船舶事故的消息(例如，微信、电话、qq、短信等)。服务请求既可以是服务指挥台值班人员操作的，也可以是自动进行的。如果是由服务指挥台值班人员操作的，则可能利用了地面端设备。服务请求的内容包括uav实时传输图片/视频服务、遇险船舶识别服务和有生目标检测服务；另一方面，根据uav从现场采集的信息，服务指挥台进行指挥决策，指派任务给处理单元，最后，将处理的结果存储在航道船舶事故数据库中。

所述uav管理系统，接收来自服务指挥台的请求，并通过无人机完成该服务请求。它包括分布式中心、uav和服务中心。

进一步地，所述分布式中心，是一个固定或移动的设施(也有称之为uav升降台)，为uav提供起飞、降落、充电、修理、保养、通讯和装备物流等功能。它可以是多个分布式中心，也可以是单个分布式中心。根据分配策略，可以按照就近分配选择uav，选择一个距离航道事故现场较近的分布式中心。

进一步地，所述uav，执行和完成服务指挥台的服务请求。例如，航道事故现场信息的实时采集(例如，图片和视频、遇险船舶识别和有生目标检测)。

进一步地，所述服务中心，由多台服务器所组成，运行若干软件模块，通过internet可以访问它。它为分布式中心和uav提供异地支持、管理、空中uav流量控制、通讯、数据存储和物流等功能。服务中心根据就近分配策略，可以将来自服务指挥台的服务请求定位到距离航道船舶事故现场最近的分布式中心。

所述处理单元，主要完成航道事故现场的处理实施，包括执法单元、搜救单元和善后单元。

进一步地，所述执法单元，包括执法人员、巡逻艇。

进一步地，所述搜救单元，包括搜救人员、搜救船舶。

进一步地，所述善后处理单元，包括善后处理人员、航道清障船舶。

所述航道船舶事故数据库，完整地记载了航道船舶事故处理的结果，包括事故基本情况、事故当事人员基本情况、事故后果与危害情况，以及事故经过与原因分析。

基于无人机航摄技术航道事故处理系统及方法，所述方法，其特征在于，包括如下步骤：

1、收到服务请求，即：服务指挥台向uav管理系统请求服务，当服务指挥台接收到发生航道事故信息时。所请求服务包括航拍服务、通讯服务(或提供internet接入服务)等。

2、选择合适的uav分布式中心，例如，根据就近分配的策略。

3、发送业务请求到所选择的uav分布式中心，即将该请求转发到所选择的uav分布式中心。

4、选择合适的uav，根据所请求的服务。

5、产生任务数据并上传到该uav。

6、uav起飞和到达目标区域上空。

7、uav执行业务请求。

8、航道船舶事故数据库的生成。

基于无人机航摄技术航道事故处理系统及方法，所述系统，包括服务指挥台、uav管理系统、处理单元、船舶事故数据库；所述方法，包括步骤：收到服务请求、选择合适的uav分布式中心、发送业务请求到所选择的uav分布式中心、选择合适的uav、产生任务数据并上传到该uav、uav起飞和到达目标区域上空、uav执行业务请求、航道船舶事故数据库的生成。通过本发明，可以大大提高航道事故处理的效率。

附图说明

图1为本发明所述的基于无人机航摄技术航道事故处理系统及方法的框架示意图。

图2为本发明所述的基于无人机航摄技术航道事故处理系统及方法的处理步骤示意图。

图3为本发明所述的基于无人机航摄技术航道事故处理系统及方法的航道船舶事故数据库的示意图。

具体实施方式

下面是根据附图和实例对本发明的进一步详细说明：

无人机是一种有动力、可控制、能携带多种任务设备、执行多任务并能重复使用的无人驾驶航空器。基于无人机携带方便、操作简单、反应迅速、载荷丰富、任务用途广、起飞降落对环境要求低、自主飞行等特点，其比较适合应用在航道领域，完成航道事故处理等任务。

无人机快速到达现场，并在目标区域上空低速飞行或悬停，采集航道事故现场的信息，例如，通过机载红外热像仪对有生目标和遇险船舶进行探测；通过无人机实时传输的图片和视频，获取调查取证信息；利用无人机搭载摄像头、红外热像仪进行遇险船舶、人员进行搜救识别，精确定位遇害人员位置，等。

通过无人机实时传输的图片和视频为指挥决策参考；通过无人机机载红外热像仪可以对有生目标和遇险船舶进行探测与识别，进行精确定位；通过无人机挂载救援装备如救生圈、急救药品等以空投的方式给予被救者及时的救助等；通过无人机能达到人员与船只无法抵达的危险区域。

无人机的应用，不仅能够大大提升航道事故处理的能力，而且还能推进航道事故处理信息化发展水平。

图l为本发明所述的基于无人机航摄技术航道事故处理系统及方法的框架示意图，公开了一种基于无人机航摄技术航道事故处理系统及方法，所述系统，其特征在于，包括服务指挥台100、uav管理系统150、处理单元110、船舶事故数据库103。

所述服务指挥台100，通过多种通讯方式，接收有关航道船舶事故的消息(例如，微信、电话、qq、短信等)。一旦接收到航道船舶事故的消息，则向uav管理系统请求服务，这个过程可以是服务指挥台值班人员操作的，也可以是自动进行的。如果是由服务指挥台值班人员操作的，则可能利用了地面端设备。服务请求的内容包括uav的实时图片/视频服务、遇险船舶识别服务和有生目标检测服务；另一方面，根据uav从现场采集的信息，服务指挥台100进行指挥决策，指派任务给处理单元。最后，将处理的结果存储在航道船舶事故数据库中。

所述uav管理系统150，接收来自服务指挥台100的请求，并通过无人机完成该服务请求。它包括分布式中心160、uav170和服务中心190。

进一步地，所述分布式中心160，是一个固定或移动的设施，为uav提供起飞、降落、充电、修理、保养、通讯和装备物流等功能。它既可以有多个分布式中心，也可以是单个分布式中心。根据分配策略，可以就近分配选择分布式中心，例如，可以选择距离航道事故现场较近的分布式中心。

进一步地，所述uav170，执行和完成服务指挥台的服务请求。例如，航道事故现场信息的实时采集(例如，图片和视频、遇险船舶识别和有生目标检测)。它包括航摄仪180。

进一步地，所述服务中心190，由多台服务器所组成，运行若干软件模块，通过internet可以访问它。它为分布式中心和uav提供异地支持、管理、空中流量控制、通讯、数据存储和物流等功能。服务中心根据就近分配策略，可以将来自服务指挥台的服务请求定位到距离航道事故现场最近的分布式中心。

所述处理单元110，主要完成航道事故现场的处理实施，包括执法单元、搜救单元和善后单元。

进一步地，所述执法单元120，包括执法人员、巡逻艇。

进一步地，所述搜救单元130，包括搜救人员、搜救船舶。

进一步地，所述善后处理单元140，包括善后处理人员、航道清障船舶。

所述航道船舶事故数据库103，完整地记载了航道船舶事故处理的信息，包括事故基本情况104、事故当事人员基本情况105、事故后果与危害情况107，以及事故经过与原因分析106。

图2为本发明所述的基于无人机航摄技术航道事故处理系统及方法的处理步骤示意图，一种基于无人机航摄技术航道事故处理系统及方法，所述方法，其特征在于，包括如下步骤：

1、收到服务请求200，这是服务指挥台向uav管理系统请求服务，当服务指挥台接收到发生航道事故信息时。所请求服务包括航拍服务、通讯服务(或提供internet接入服务)等。

2、选择合适的uav分布式中心210，例如，根据就近分配的策略。

3、发送业务请求到所选择的uav分布式中心220，即将该请求转发到所选择的uav分布式中心。

4、选择合适的uav200，根据所请求的服务。

5、产生任务数据并上传到该uav240。

6、uav起飞和到达目标区域上空250。

7、uav执行业务请求260。

8、航道船舶事故数据库的生成270。

图3为本发明所述的基于无人机航摄技术航道事故处理系统及方法的航道船舶事故数据库的示意图。

航道船舶事故数据库103，包括事故基本情况104、事故当事人员基本情况105、事故后果与危害情况107，以及事故经过与原因分析106。

所述事故基本情况104，其字段包括序号、案例编号、事故统计件数、管理水域、发生时间、事故具体位置、能见度、风浪、船名、船舶总长、总吨、载重吨、船舶种类、航线、航线范围、船舶动态。

其中，船舶种类的域为船舶类型、船舶运输企业类型；航线的域为进口船、出口船、港内作业船、过往船；船舶动态的域为航行中、停泊中、作业中。

其中，航行中的域为航行、掉头、停泊、离泊、系浮、离浮、并靠、并离；停泊中的域为锚泊、系泊。

其中，作业中的域为水上水下工程作业、其它作业。

所述事故当事人员基本情况105，其字段包括船长在驾驶台、引航员操作、当事船员。

其中，引航员操作的域为是、否、刚离开、刚上船；当事船员的域为驾驶员、轮机员、普通船员、其它。

所述事故后果与危害情况107，其字段包括事故责任、事故后果、事故过失、死亡失踪、重伤、轻伤、财产损失、财产损失等级、污染入水量、事故性质、事故统计。

其中，事故性质的域为碰撞、搁浅、触礁、触损、浪损、火灾爆炸、风灾、自沉、其它交通事故、污染事故。

其中，碰撞的域为碰航行大船、碰航行小船、碰锚泊船、碰系泊船、碰不明船；触损的域为触损码头、触损岸壁、触损浮筒、触损航标、触损其它；火灾爆炸的域为火灾爆炸机舱、火灾爆炸货舱、火灾爆炸甲板、火灾爆炸其它；其它交通事故的域为丢锚、机损。

事故责任的域为全部责任、次要责任、对等责任、主要责任、无过失责任；事故后果的域为全损、有重大损失、有严重损失、轻微、可忽略；事故过失的域为单方过失、互有过失、多方过失、无过失责任；事故统计的域为重大事故、大事故、一般事故、小事故、小事件。

所述事故经过与原因分析106，其字段包括意外原因、交通原因、自然原因、航道/码头原因、(当事船舶)船舶货物原因、(当事船舶)其他人员原因、(当事船舶)船员原因等情况。

其中，意外原因的域为自然条件、船舶条件、其它条件；交通原因的域为通航秩序、交通意外、泊位锚地、通航管理；自然原因的域为自然灾害、能见度不良、风、流潮汐、浪涌；航道/码头原因的域为通航环境、航道弯道、助航实施、可航水域、渔区；(当事船舶)船舶货物原因的域为结构缺陷、设备缺陷、货物缺陷、潜在缺陷、超载；当事船舶)其他人员原因的域为船外作业方、船内作业方、拖轮作业方、公司管理局限、海事管理局限；(当事船舶)船员原因等情况的域为违规操作、航线计划、航行操作、避让行为、应急处理、通信与合作。

其中，违规操作的域为未遵守港口规章、违章追越穿越、船员不适任；航线计划的域为航海图书资料选择、特殊航区注意事项、合理制定航线计划、拖轮配备不足；航行操作的域为航线航路识别失灵、船舶船位控制不当、航线转向点选择、航速控制不当；避让行为的域为船位控制失误、车控制失误、舵锚缆控制失误、拖轮控制失误；应急处理的域为应急方案失误、应急处理不当、应急处理不力；通信与合作的域为与交通管理部门、与引航员合作、与它船、与本船船员、与码头等部门、声音与信号显示。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围；凡是依本发明所作的等效变化与修改，都被视为本发明的专利范围所涵盖。