[發明專利]一種基于差分定位的船舶通航分道判斷方法和系統

有效

• 申請號: 201711478877.1
• 申請日: 2017-12-29
• 公開（公告）號: CN108333605B
• 公開（公告）日: 2020-02-07
• 發明（設計）人: 金華標;馮章旭;喻方平
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: G01S19/41
• 分類號: G01S19/41;G01C21/16
• 代理公司: 42104 武漢開元知識產權代理有限公司
• 代理人: 潘杰;胡藝

本發明公開了一種基于差分定位的船舶通航分道判斷方法，偽距差分定位模塊和慣性導航模塊采集船舶實時定位數據并發送至MCU；MCU將定位數據中的速度數據采用Kalman濾波算法進行融合得到實時融合速度，將船舶定位數據中的實時經緯度轉換至平面坐標；結合航道邊界形態、平面坐標系下實時船舶定位數據與航道邊界的關系和船舶實時運動形態獲取預測跨越時間T，當預測跨越時間超出報警時間閾值時發出報警信號。本發明還公開了一種基于差分定位的船舶通航分道判斷系統。本發明可以為船舶用戶提供高精度的定位服務和速度信息，使船舶能夠基于通航分道中的分隔線(帶)并進行航道偏離預警。

技術領域

本發明屬于船舶定位通航技術領域，具體涉及一種基于差分定位的船舶通航分道判斷方法和系統。

背景技術

目前在長江分道通航制中，分隔帶(線)在為航運帶來了諸多便利的同時，也存在著一定的局限。分隔帶(線)是一條無形態的帶(線)，船舶駕引人員無法視覺識別，這為基于分隔帶(線)的航道判斷預警決策帶了很大的困難，要求所有駕引人員都能判斷是很困難的，這可能導致船舶行駛在錯誤的通航分道上，從而與對駛相遇的他船發生碰撞，這也是分道通航水域和定線制水域對駛相遇船舶碰撞事故時發的主要原因之一；目前船舶定位主要依靠GPS，但常規GPS的定位精度大約為10m，在長江分道通航制的水域，大多航道較窄，水文條件比較復雜，顯然10m精度的常規GPS定位無法完全滿足長江分道通航制水域的船舶定位需求；同時，當前缺少對于船舶航行數據的有效收集與分析，這從一定程度上加重了海事監管的工作量，造成了效率偏低，也對船公司制定航線以及航行計劃不利。因此，如何有效的解決上述問題，是本領域技術人員亟需解決的問題。

發明內容：

為了克服上述背景技術的缺陷，本發明提供一種基于差分定位的船舶通航分道判斷方法和系統，使船舶能夠基于通航分道中的分隔線 (帶)并進行航道偏離預警。

為了解決上述技術問題本發明的所采用的技術方案為：

一種基于差分定位的船舶通航分道判斷方法，包括：

步驟1，偽距差分定位模塊和慣性導航模塊采集船舶實時定位數據并發送至MCU；

步驟2，MCU將定位數據中的速度數據采用Kalman濾波算法進行融合得到實時融合速度，將船舶定位數據中的實時經緯度轉換至平面坐標；

步驟3，結合航道邊界形態、平面坐標系下實時船舶定位數據與航道邊界的關系和船舶實時運動形態獲取預測跨越時間T，當預測跨越時間超出報警時間閾值時發出報警信號。

較佳地，步驟3中結合航道邊界形態、平面坐標系下實時船舶定位數據與航道邊界的關系和船舶實時運動形態獲取預測跨越時間的方法包括：

當航道邊界形態為曲線，船舶實時運動形態為直線，且船位位于曲線航道邊界的外側時，

若船舶位于航道邊界以上，且航向角在預設指標范圍以內時，則通過算法1獲取預測跨越時間T；

若船舶位于航道邊界以下，且航向角在預設指標范圍以外時，則通過算法1獲取預測跨越時間T；

通過算法1獲取預測跨越時間T的方法為：

其中，

T代表船舶預測跨越時間；R_r代表曲線航道邊界上距離實時船位最近的位置點處的曲率半徑；y_1r代表實時船位和曲線航道邊界上距離實時船位最近的位置點之間的距離；θ₁代表船舶航向與曲線航道邊界上距離實時船位最近的位置點的切線的夾角；x_b表示航道邊界上距離實時船位最近的位置點的橫坐標；v代表實時船舶速度；Ψ表示船舶航向角。