[發明專利]面向船舶智能航行與安全的船岸協同仿真系統

有效

• 申請號: 202010801855.X
• 申請日: 2020-08-11
• 公開（公告）號: CN111913406B
• 公開（公告）日: 2022-04-15
• 發明（設計）人: 初秀民;吳勇;周海明;何偉;劉興龍;鄭福進;雷進宇;王志遠
• 申請（專利權）人: 閩江學院
• 主分類號: G05B17/02
• 分類號: G05B17/02
• 代理公司: 福州旭辰知識產權代理事務所(普通合伙) 35233
• 代理人: 程春寶

本發明提供了一種面向船舶智能航行與安全的船岸協同仿真系統，所述系統包括模型船體、岸基服務器和在線數據場景驅動模塊，所述模型船體上設置有自身狀態感知模塊、航行環境感知模塊、水文信息感知模塊、以及運動控制模塊；所述線數據場景驅動模塊包括場景服務器和顯示屏；通過模型船體模擬真實船體在沿海水域中航行，來獲取船舶自身狀態信息、航行環境信息、水文信息，從而將信息反饋到岸基的岸基服務器上，岸基服務器通過采集大量的通航環境與交通環境數據，在此基礎數據上通過場景服務器來建立水域通航環境和交通環境的環境模型；顯示屏將環境模型顯示在電子海圖圖像上，通過模型船舶能預先獲取沿海水域信息，為船舶航行提供安全保障。

技術領域

本發明涉及船舶航行技術領域，特別是面向船舶智能航行與安全的船岸協同仿真系統。

背景技術

隨著物聯網、云計算、大數據等技術的發展及其在航運領域的擴展應用，我國內河航運智能化信息服務得到了快速發展，與云計算、大數據等創新技術結合的智能服務模式將是未來內河航運的發展趨勢。

現有的沿海水域在貨物周轉量和運輸船舶數量增加的同時，沿海水域由于船舶數量眾多，船舶交通流復雜，航路狹窄且交織，各種通航、礙航建筑物星羅棋布，是水上交通事故多發水域；需要保障船舶航行安全與提升應急水平。然而現有的水上交通信息服務需求的研究相對較少，以需求為導向的航行信息服務理念也是近幾年才提出。船舶智能航行條件下船舶和岸基對異常事件的提取和對危險態勢的識別，特別是船舶從常態智能航行到應急狀態的觸發機制，以及岸基側的監管系統對危險態勢的感知和不同階段的干預手段都需要一個最佳的處理策略。

發明內容

為克服上述問題，本發明的目的是提供面向船舶智能航行與安全的船岸協同仿真系統，能實現模型船舶與岸基的信息連接，從而通過模型船舶能預先獲取沿海水域信息，為船舶航行提供安全保障。

本發明采用以下方案實現：一種面向船舶智能航行與安全的船岸協同仿真系統，所述系統包括模型船體、岸基服務器和在線數據場景驅動模塊，所述岸基服務器設置于岸基上，所述模型船體內設置有推進電機和舵機模塊，所述模型船體上設置有自身狀態感知模塊、航行環境感知模塊、水文信息感知模塊、以及運動控制模塊；所述線數據場景驅動模塊包括用于加載在線數據場景的場景服務器和顯示屏；顯示屏需要實時顯示模型船體視頻、雷達以及疊加后的電子海圖圖像，通過模型船體模擬真實船體在沿海水域中航行，并通過自身狀態感知模塊、航行環境感知模塊、水文信息感知模塊獲取模塊來獲取船舶自身狀態信息、航行環境信息、水文信息，從而將信息反饋到岸基的岸基服務器上，岸基服務器通過采集大量的通航環境與交通環境數據，在此基礎數據上通過場景服務器來建立水域通航環境和交通環境的環境模型；顯示屏將環境模型顯示在電子海圖圖像上，并通過場景服務器在顯示屏上加載險情或事故場景測試船岸協同應對突發險情或事故，為船舶航行提供安全保障。

進一步的，所述自身狀態感知模塊包括GPS模塊、姿態傳感器以及舵角傳感器；所述航行環境感知模塊包括激光雷達、AIS船舶自動識別系統終端、攝像頭；所述水文信息感知模塊包括：風速風向傳感器、溫濕度傳感器、光照度傳感器、以及氣壓傳感器；所述運動控制模塊包括電路板，所述電路板設置有STM32F407VET6主芯片、DAC模塊和GPRS模塊；所述DAC模塊、舵機模塊、GPS模塊、GPRS模塊、姿態傳感器、舵角傳感器、激光雷達、AIS船舶自動識別系統終端、攝像頭、風速風向傳感器、溫濕度傳感器、光照度傳感器、氣壓傳感器均與所述STM32F407VET6主芯片連接，所述推進電機經所述DAC模塊與所述STM32F407VET6主芯片連接，所述岸基服務器通過GPRS模塊與模型船體進行無線網絡通信。