一种内河航运中船舶驶达标志线时间的判定方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及智能航道通行指挥技术领域，涉及一种智能预测、确定船舶驶达标志线时间的方法。
【背景技术】
[0002]目前内河航运通行指挥领域尚未有明确预测船舶驶达标志线时间的有效方法，传统方法仅仅依靠信号员人工观测船舶位置并依托于VHF高频喊话，不能自动判断船舶到达航道标志线的时间，且人工方法工作量较大，效率较低，很容易导致漏判、误判，从而影响指挥，无法达到智能预测和记录的目的。此外，通过AIS信息来判定船舶驶达标志线时间的方法，则由于船舶AIS信息发送的时间间隔较长以及受特殊河段地形影响AIS信息偶尔接收不到等问题，大大降低了预测船舶到达标志线的精度，以及船舶通过标志线时间的精度。
【发明内容】
[0003]在船舶智能通行指挥系统等应用中，为实现船舶自动指挥控制，需要实时确定船舶的位置、预测船舶到达标志线的时间。为满足以上需求，本方法提供一种计算方法，利用船舶发送的AIS数据结合算法进行判断计算，本发明提供如下计算方案:
[0004]一种内河航运中船舶驶达标志线时间的计算方法，包括以下步骤:S1:数据采集与处理:AIS数据采集终端对有效范围内获取到的AIS数据进行筛选，实时解码AIS数据，并将解码后数据存入到数据库中；S2:主航迹线设置:即在电子地图中在航道中间设置一系列不连续的点，并对不连续的点从I到η进行标号；S3:判断船舶、标志线相对轨迹点的相对位置，计算船舶到标志线的距离:利用S2中所设置的轨迹点，判断标志线所处于轨迹点的位置，判断船舶相对于轨迹点的位置，根据点与点、点与线之间的关系计算当前船舶距离标志线的距离d ;S4:利用船舶对地速度V乘以AIS发送间隔T，通过判断d与vT的关系进行判断船舶是否驶过标志线，并对跨越时间进行预测。
[0005]进一步，步骤SI中所述AIS信息包括船舶的基本信息，主要有呼号、船名、丽S1、定位天线在船舶上的位置等静态信息，以及船舶对地航速、对地航向、船位信息(船舶经、玮度信息)等动态信息。根据船舶的动静态信息可以实时跟踪控制河段及附近船舶，准确获悉控制河段及附近船舶通行情况。
[0006]步骤SI具体包括以下两个步骤:
[0007]Sll:数据采集终端采集整个需要监控河段船舶AIS。根据AIS的接收范围确定接收设备的数目，使其能接收整个监控河段区域的船舶信息，如果需要使用多余I台设备，则需要通过网络通信技术把这些设备接收的数据实时同步，保证数据完整性，保证计算的准确性。
[0008]S12:对船舶AIS彳目息解码，得到船舶的动态?目息和静态?目息，主要提取船位、船型、航向、定位天线在船舶上的位置等船舶状态信息，存入本地数据中心。
[0009]进一步，步骤S2中所述的主航迹线设置，指在电子地图控制河段中从上游到下游预先设置一系列不连续的点，相邻两点之间间距大致相等，对所有航迹点从I?η进行开始编号，记录每个点的编号以及该点所在位置的经玮度坐标，并将这些数据存入到数据库中。
[0010]进一步，步骤S3中判断标志线位置以及判断船舶位置包含以下步骤:
[0011]S31:读取所有轨迹点坐标；
[0012]S32:分别计算每两个相邻轨迹点组成的线段与标志线是否有交点，计算完成所有线段后，记录交点坐标与相邻主航迹线轨迹点序号；
[0013]S33:分别计算当前船舶所在位置到每一个主航迹线轨迹点的距离；
[0014]S34:利用排序算法对S33中所得到的距离进行从小到大排序，找出两个最小距离对应的两个轨迹点，这两点便是当前船舶所在控制河段中的位置；
[0015]S35:累加当前船舶所在位置的轨迹点到标志线所在轨迹点的距离，得到船舶到标志线的距离Cl1;
[0016]进一步，步骤S4在得到标志线在控制河段中的位置、船舶航向以及船舶当前位置的基础上，对船舶到达标志线的时间进行预测，其具体步骤包括以下要点(以控制河段中下水船跨越上界限标为例):
[0017]S41:通过接收到的最新的AIS位置信息，计算目前船舶与界限标的距离d1;将当前船舶对地速度记作V，AIS信息发送间隔时间记作t，将vt作为阈值并与屯进行判断；
[0018]S42:若当前船舶距离上界限标的距离Cl1GT,则下次接收到船舶AIS信息时船舶已经上跨过界限标，记下此时时间h，若c^vT，则继续对新接收到的AIS位置信息进行判断，直到确认接收到的AIS信息为船舶到达上界限标的最后一次接收到的信息为止，同样记下通过上界限标前最后一次接收AIS的时间t2。
[0019]S43:判断船舶通过上界限标后，记录跨越上界限标后第一次接收到船舶AIS的时间t2及船舶船速V2，并计算其与上界限标的距离d2。
[0020]S44:判断屯与d2的大小，若d ^d2,则船舶驶离上界限标的时间h= t(I1M2,则船舶驶离上界限标的时间h= t2-t2/v2。
[0021]本方法的有益效果在于:通过自动获取船舶的位置信息，可准确计算船舶驶达、穿越标志线的时间。
【附图说明】
[0022]为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明:
[0023]图1是航迹线示意图。
[0024]图2是判断船舶位置流程图。
[0025]图3确定船舶跨越标志线距离示意图。
【具体实施方式】
[0026]下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。
[0027]图1所示黑色点为主航迹线中航迹点的分布方式，并从I开始进行编号，点与点连线为航迹线；
[0028]图2为判断船舶当前所在位置所在航迹线中的位置示意图。如图所示，指挥系统读取所有轨迹点坐标后分别计算当前船舶所在位置到每一个主航迹线轨迹点的距离，并对其进行排序，找出两个最小距离对应的两个轨迹点，这两点便是当前船舶所在控制河段中的位置；
[0029]图3为船舶跨越界限标距离示意图，Cl1为跨越界限标前最后一次接收到AIS的船位与上界限标的距离，d2为船舶跨越界限标后第一次接收到AIS信息时的船位。
[0030]下面结合优选实例说明计算流程:
[0031]以在长江电子航道图中计算控制河段中下水船到上界限标的距离为例:1)选出要计算的标志线(本例为上界限标)；2)读出所有轨迹点以及上界限标的位置(点5和点6之间):3)计算出船舶自己的位置(点4和点5之间)；4)记录当前时间&、当前速度Vl，计算当前船舶位置到上界限标的距离Cl1，若C^v1TCT为AIS发送时间间隔)，则证明下一次接收到AIS时船舶已驶过界限标，则记录及当前时间t2、当前船速V2，计算出下一次接收到AIS时船舶与上界限标的距离(12以，若d Ad2,则通过界限标的时间为Aci= t Jt1ZV1,否则通过界限标的时间为:t(i= t 2-t2/v2。
[0032]最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其做出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。
【主权项】
1.一种内河航运中船舶驶达标志线的时间判定方法，其特征在于:包括以下步骤: 51:数据采集与处理:AIS数据采集终端对有效范围内获取到的AIS数据进行筛选，实时解码AIS数据，并将解码后数据存入到数据库中； 52:主航迹线设置:即在电子地图中的控制河段中间设置一系列不连续的点，该系列点从I到η进行标号，记录每个航迹点的坐标，在已知航迹点坐标的情况下根据点与点、点与线之间的关系进行距离的计算； 53:判断船舶以及航道中标志线相对于轨迹点的相对位置，计算船舶到标志线的距离:利用S2中所设置的轨迹点，判断标志线与轨迹点的位置关系，判断船舶相对于轨迹点的位置，并计算其距离； 54:预测船舶驶达标志线的时间、确定跨越标志线的时间。2.根据权利要求1所述的一种内河航运中船舶驶达标志线时间的判定方法，其特征在于:步骤SI中所述AIS数据主要指AIS岸台接收设备接收到的船载AIS设备发出的信息数据，其AIS信息包含有呼号、船名、MMS1、定位天线在船舶上的位置等静态信息；船舶对地航速、对地航向、船位信息(船舶经、玮度信息)等动态信息，根据船舶的动静态信息可以实时跟踪控制河段及附近船舶，准确获悉控制河段及附近船舶通行情况。3.根据权利要求1所述的一种内河航运中船舶到达、驶离标志线时间的判定方法，其特征在于:步骤S2在电子地图中设置的主航迹线，即在电子地图中设置一系列不连续较密集的点，对河段进行分区，主航迹线的设置顺序以及设置点的密集程度会对船舶通过标志线的时间产生影响。4.根据权利要求1所述的一种内河航运中船舶驶达标志线时间的判定方法，其特征在于:步骤S3中判断船舶位置即找到船舶垂直河岸线所在直线段与航迹线相交的交点位置，判断标志线位置也即判断标志线与航迹点相交的交点所处航迹点的位置，由其相对位置判断其距离。5.根据权利要求1所述的一种内河航运中船舶驶达标志线时间的判定方法，其特征在于:步骤S4中，根据最新收到的AIS解码的经玮度信息计算当前船舶距离标志线的距离，设定距离阈值，判断在船舶接收到下一次AIS信息之前是否到达标志线，并在船舶驶离标志线后，找到距离标志线距离最近的航迹点，计算船驶离标志线的时间。
【专利摘要】一种内河航运中船舶驶达标志线时间的判定方法。本发明涉及智能航道通行指挥技术领域，该方法能够精确判定船舶驶过内河航道中人为设置的垂直于河岸线的标志线的时间，克服了船载AIS消息发送时间间隔较长以及因特殊地形等原因偶尔无法收到AIS信息而引起的时间判定误差较大的情况，提高了判断船舶到达标志线时间的精度，也进一步提高了控制河段通行指挥中信号揭示的及时性和准确性。
【IPC分类】G08G3/00
【公开号】CN104933898
【申请号】CN201510278503
【发明人】梁山, 李永辉, 龙艾芳, 毕方全, 程利林, 马蠡, 王德军
【申请人】重庆大学
【公开日】2015年9月23日
【申请日】2015年5月27日