一种渔业船舶偏航预警系统及方法
技术领域
本发明涉及一种船舶偏航预警系统，尤其涉及一种渔业船舶偏航预警系统及方法。
背景技术
海上航行的船舶由于各种干扰因素的影响，不可避免地会偏离预定的航线，为此船舶十分依赖偏航系统的纠正。但现有偏航系统中的应用海图，都是显示同一航道进行上下行的船舶，缺点是同一航道下，船舶在穿越、对遇等过程中，没有体现各行其道的方式，容易混乱，使用效果不能满足需要，严重则会发生事故，航线指的是船舶在两地间的水面航行路线，每个航次的具体航线，应根据航行任务和航行地区的地理、天文、气象等情况，以及船舶状况拟定。两地间的航线可能有很多条，在船舶的行驶过程中，驾驶员的航行过程中，精准沿航线行驶，对船舶的行驶效率至关重要，同时也使船舶航行过程中安全行驶。但是由于水面上尤其是海面上的交通状况、气象状态变化万千，无法在行驶前预先获知，从而只能在行驶过程中不断修正航线。
为了能够保证船舶正常行驶需要开发一款与其相匹配的系统进行控制，通过该系统能够采集目标区域图像信息，对目标区域图像进行预处理，得到目标区域航道信息，将船舶实时位置信息与预设位置信息进行比较，得到偏差率；判断所述偏差率是否大于预设偏差率阈值，若大于，则生成预警信号，通过预警信号对船舶航行状态进行修正，如何对船舶偏航预警系统实现精准控制，是亟待要解决的问题。
发明内容
本发明克服了现有技术的不足，提供一种渔业船舶偏航预警系统及方法。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：一种渔业船舶偏航预警方法，包括：
采集目标区域图像信息，对目标区域图像进行预处理，得到目标区域航道信息；
采集船舶实时位置信息，
将船舶实时位置信息与预设位置信息进行比较，得到偏差率；
判断所述偏差率是否大于预设偏差率阈值，
若大于，则生成预警信号，通过预警信号对船舶航行状态进行修正，得到结果信息，
将结果信息按照预定方式传输至终端。
在本发明的一个较佳实施例中，采集目标区域图像信息，对目标区域图像进行预处理，得到目标区域航道信息，具体为：
获取目标区域图像信息，提取图像中的航标点，
对航标点位置进行分析，判断相邻航标点变化率；
剔除航标点变化率大于变化率阈值的航标点，得到有效航标点；
将所有的有效航标点进行拟合，形成航线信息。
在本发明的一个较佳实施例中，通过大数据获取目标区域航道通行数据，建立航道密度模型；
根据航道密度模型自动生成对应时间节点的航道密度数据，
根据航道密度数据建立船舶行驶参数信息，并建立位置预测模型，
船舶按照行驶参数信息进行航行，并监测船舶当前节点位置信息；
将船舶当前节点位置信息与当前节点预设信息进行比较，得到第一偏差率；
通过位置预测模型进行预测船舶下一时间节点的位置信息；
将船舶下一节点的位置信息与下一节点预设信息进行比较，得到第二偏差率；
判断第二偏差率是否大于第一偏差率；
若大于，则船舶行驶偏离航线，生成预警信号，通过预警信号进行提醒。
在本发明的一个较佳实施例中，还包括：
获取当前船舶航行参数，得到当前船舶行驶状态信息；
采集目标区域气象信息，根据目标区域气象信息，计算按照当前船舶行驶状态信息进行行驶的船舶边缘与航道之间的安全距离；
根据预警信号对船舶偏航进行预警等级划分，
当安全距离小于预设距离时，进行对应等级的偏航预警；
根据偏航预警等级生成对应的偏航响应策略。
在本发明的一个较佳实施例中，所述船舶航行参数包括航行速度、航向加速度、航行时间、航行偏转角；
所述气象信息包括水流速度、水流方向、水面风力、水面风向或水面风速或水位变化量。
在本发明的一个较佳实施例中，根据预警信号对船舶偏航进行预警等级划分，具体包括：
获取目标区域的气象信息变化量，
将气象信息变化量与预设阈值进行比较，得到偏差率，
判断所述偏差率是否大于第一阈值且小于第二阈值，
若大于，则生成第一预警信号，通过第一预警信号生成偏航第一响应策略；
判断所述偏差率是否大于第二阈值，
若大于，则生成第二预警信号，通过第二预警信号生成偏航第二响应策略；
所述第一阈值小于所述第二阈值。
在本发明的一个较佳实施例中，还包括：获取目标区域风力信息，通过风力信息分析航标姿态，得到当前风力下的标准姿态信息；
获取航标实时姿态信息，
将航标实时姿态信息与标准姿态信息进行比较，得到姿态偏差率；
判断所述姿态偏差率是否大于预设姿态偏差率阈值；
若大于，则生成航标状态预警信息，
根据航标姿态预警信息对航标进行修正。
本发明第二方面还提供了一种渔业船舶偏航预警系统，该系统包括：存储器、处理器，所述存储器中包括渔业船舶偏航预警方法程序，所述渔业船舶偏航预警方法程序被所述处理器执行时实现如下步骤：
采集目标区域图像信息，对目标区域图像进行预处理，得到目标区域航道信息；
采集船舶实时位置信息，
将船舶实时位置信息与预设位置信息进行比较，得到偏差率；
判断所述偏差率是否大于预设偏差率阈值，
若大于，则生成预警信号，通过预警信号对船舶航行状态进行修正，得到结果信息，
将结果信息按照预定方式传输至终端。
在本发明的一个较佳实施例中，通过大数据获取目标区域航道通行数据，建立航道密度模型；
根据航道密度模型自动生成对应时间节点的航道密度数据，
根据航道密度数据建立船舶行驶参数信息，并建立位置预测模型，
船舶按照行驶参数信息进行航行，并监测船舶当前节点位置信息；
将船舶当前节点位置信息与当前节点预设信息进行比较，得到第一偏差率；
通过位置预测模型进行预测船舶下一时间节点的位置信息；
将船舶下一节点的位置信息与下一节点预设信息进行比较，得到第二偏差率；
判断第二偏差率是否大于第一偏差率；
若大于，则船舶行驶偏离航线，生成预警信号，通过预警信号进行提醒。
在本发明的一个较佳实施例中，还包括：
获取当前船舶航行参数，得到当前船舶行驶状态信息；
采集目标区域气象信息，根据目标区域气象信息，计算按照当前船舶行驶状态信息进行行驶的船舶边缘与航道之间的安全距离；
根据预警信号对船舶偏航进行预警等级划分，
当安全距离小于预设距离时，进行对应等级的偏航预警；
根据偏航预警等级生成对应的偏航响应策略。
本发明解决了背景技术中存在的缺陷，本发明具备以下有益效果：
(1)通过图像采集获取航道信息，同时通过气象信息对航道进行修正，保证恶劣天气下的航道依旧处理合理可控范围内，从而实现船舶在按照航道预定路线行驶过程中不会发生碰撞，当风力较大时，造成航标姿态发生偏移，则对航标姿态进行调整，保证航道的准确性。
(2)通过计算按照当前船舶行驶状态信息进行行驶的船舶边缘与航道之间的安全距离，当船舶偏离原有航道的情况时，监测船舶与航道之间的距离变化，当距离小于安全距离时，进行偏航预警，并根据距离变化进行预警等级划分，根据偏航预警等级生成对应的偏航响应策略。
(3)通过大数据获取目标区域航道通行数据，建立航道密度模型，根据航道密度模型自动生成对应时间节点的航道密度数据，通过判断当前时间节点与下一时间节点内船舶偏离航道的变化量，当变化量大于预定的变化量时，船舶处于即将进入偏航范围内，通过此种方式能够实现船舶偏航的预判，从而提前进行干预，实现船舶的正常安全运行。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1示出了本发明一种渔业船舶偏航预警方法的流程图；
图2示出了本发明生成航线信息方法流程图；
图3示出了本发明通过位置预测模型判断航道偏离方法流程图；
图4示出了本发明偏航响应策略方法流程图；
图5示出了本发明预警等级划分方法流程图；
图6示出了本发明一种渔业船舶偏航预警系统框图。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
图1示出了本发明一种渔业船舶偏航预警方法的流程图。
如图1所示，本发明第一方面提供了一种渔业船舶偏航预警方法，包括：
S102，采集目标区域图像信息，对目标区域图像进行预处理，得到目标区域航道信息；
S104，采集船舶实时位置信息，
S106，将船舶实时位置信息与预设位置信息进行比较，得到偏差率；
S108，判断偏差率是否大于预设偏差率阈值，
S110，若大于，则生成预警信号，通过预警信号对船舶航行状态进行修正，得到结果信息，
S112，将结果信息按照预定方式传输至终端。
如图2所示，本发明公开了生成航线信息方法流程图。
根据本发明实施例，采集目标区域图像信息，对目标区域图像进行预处理，得到目标区域航道信息，具体为：
S202，获取目标区域图像信息，提取图像中的航标点，
S204，对航标点位置进行分析，判断相邻航标点变化率；
S206，剔除航标点变化率大于变化率阈值的航标点，得到有效航标点；
S208，将所有的有效航标点进行拟合，形成航线信息。
如图3所示，本发明公开了通过位置预测模型判断航道偏离方法流程图。
根据本发明实施例，还包括：
S302，通过大数据获取目标区域航道通行数据，建立航道密度模型；
S304，根据航道密度模型自动生成对应时间节点的航道密度数据，
S306，根据航道密度数据建立船舶行驶参数信息，并建立位置预测模型，S308，船舶按照行驶参数信息进行航行，并监测船舶当前节点位置信息；
S310，将船舶当前节点位置信息与当前节点预设信息进行比较，得到第一偏差率；
S312，通过位置预测模型进行预测船舶下一时间节点的位置信息；
S314，将船舶下一节点的位置信息与下一节点预设信息进行比较，得到第二偏差率，判断第二偏差率是否大于第一偏差率；
S316，若大于，则船舶行驶偏离航线，生成预警信号，通过预警信号进行提醒。
需要说明的是，通过大数据获取目标区域航道通行数据，建立航道密度模型，根据航道密度模型自动生成对应时间节点的航道密度数据，通过判断当前时间节点与下一时间节点内船舶偏离航道的变化量，当变化量大于预定的变化量时，船舶处于即将进入偏航范围内，通过此种方式能够实现船舶偏航的预判，从而提前进行干预，实现船舶的正常安全运行。
如图4所示，本发明公开了偏航响应策略方法流程图。
根据本发明实施例，还包括：
S402，获取当前船舶航行参数，得到当前船舶行驶状态信息；
S404，采集目标区域气象信息，根据目标区域气象信息，计算按照当前船舶行驶状态信息进行行驶的船舶边缘与航道之间的安全距离；
S406，根据预警信号对船舶偏航进行预警等级划分，
S408，当安全距离小于预设距离时，进行对应等级的偏航预警；
S410，根据偏航预警等级生成对应的偏航响应策略。
需要说明的是，通过计算按照当前船舶行驶状态信息进行行驶的船舶边缘与航道之间的安全距离，当船舶偏离原有航道的情况时，监测船舶与航道之间的距离变化，当距离小于安全距离时，进行偏航预警，并根据距离变化进行预警等级划分，根据偏航预警等级生成对应的偏航响应策略。
根据本发明实施例，船舶航行参数包括航行速度、航向加速度、航行时间、航行偏转角；
气象信息包括水流速度、水流方向、水面风力、水面风向或水面风速或水位变化量。
如图5所示，本发明公开了预警等级划分方法流程图。
根据本发明实施例，根据预警信号对船舶偏航进行预警等级划分，具体包括：
S502，获取目标区域的气象信息变化量，
S504，将气象信息变化量与预设阈值进行比较，得到偏差率，
S506，判断偏差率是否大于第一阈值且小于第二阈值，
S508，若大于，则生成第一预警信号，通过第一预警信号生成偏航第一响应策略；
S510，判断偏差率是否大于第二阈值，
S512，若大于，则生成第二预警信号，通过第二预警信号生成偏航第二响应策略；
第一阈值小于第二阈值。
根据本发明实施例，还包括：获取目标区域风力信息，通过风力信息分析航标姿态，得到当前风力下的标准姿态信息；
获取航标实时姿态信息，
将航标实时姿态信息与标准姿态信息进行比较，得到姿态偏差率；
判断姿态偏差率是否大于预设姿态偏差率阈值；
若大于，则生成航标状态预警信息，
根据航标姿态预警信息对航标进行修正。
如图6所示，本发明公开了一种渔业船舶偏航预警系统框图。
本发明第二方面还提供了一种渔业船舶偏航预警系统，该系统包括：存储器、处理器，存储器中包括渔业船舶偏航预警方法程序，渔业船舶偏航预警方法程序被处理器执行时实现如下步骤：
采集目标区域图像信息，对目标区域图像进行预处理，得到目标区域航道信息；
采集船舶实时位置信息，
将船舶实时位置信息与预设位置信息进行比较，得到偏差率；
判断偏差率是否大于预设偏差率阈值，
若大于，则生成预警信号，通过预警信号对船舶航行状态进行修正，得到结果信息，
将结果信息按照预定方式传输至终端。
根据本发明实施例，通过大数据获取目标区域航道通行数据，建立航道密度模型；
根据航道密度模型自动生成对应时间节点的航道密度数据，
根据航道密度数据建立船舶行驶参数信息，并建立位置预测模型，
船舶按照行驶参数信息进行航行，并监测船舶当前节点位置信息；
将船舶当前节点位置信息与当前节点预设信息进行比较，得到第一偏差率；
通过位置预测模型进行预测船舶下一时间节点的位置信息；
将船舶下一节点的位置信息与下一节点预设信息进行比较，得到第二偏差率；
判断第二偏差率是否大于第一偏差率；
若大于，则船舶行驶偏离航线，生成预警信号，通过预警信号进行提醒。
根据本发明实施例，还包括：
获取当前船舶航行参数，得到当前船舶行驶状态信息；
采集目标区域气象信息，根据目标区域气象信息，计算按照当前船舶行驶状态信息进行行驶的船舶边缘与航道之间的安全距离；
根据预警信号对船舶偏航进行预警等级划分，
当安全距离小于预设距离时，进行对应等级的偏航预警；
根据偏航预警等级生成对应的偏航响应策略。
需要说明的是，通过计算按照当前船舶行驶状态信息进行行驶的船舶边缘与航道之间的安全距离，当船舶偏离原有航道的情况时，监测船舶与航道之间的距离变化，当距离小于安全距离时，进行偏航预警，并根据距离变化进行预警等级划分，根据偏航预警等级生成对应的偏航响应策略。
根据本发明实施例，采集目标区域图像信息，对目标区域图像进行预处理，得到目标区域航道信息，具体为：
获取目标区域图像信息，提取图像中的航标点，
对航标点位置进行分析，判断相邻航标点变化率；
剔除航标点变化率大于变化率阈值的航标点，得到有效航标点；
将所有的有效航标点进行拟合，形成航线信息。
根据本发明实施例，船舶航行参数包括航行速度、航向加速度、航行时间、航行偏转角；
气象信息包括水流速度、水流方向、水面风力、水面风向或水面风速或水位变化量。
根据本发明实施例，根据预警信号对船舶偏航进行预警等级划分，具体包括：
获取目标区域的气象信息变化量，
将气象信息变化量与预设阈值进行比较，得到偏差率，
判断偏差率是否大于第一阈值且小于第二阈值，
若大于，则生成第一预警信号，通过第一预警信号生成偏航第一响应策略；
判断偏差率是否大于第二阈值，
若大于，则生成第二预警信号，通过第二预警信号生成偏航第二响应策略；
第一阈值小于第二阈值。
需要说明的是，船舶航行过程中通过主机输出扭矩进行计算运动船舶运动信息，船舶运动方程为式中T表示船舶主机发出的扭矩，由船舶主机特性决定，t表示运动时间，λ表示船舶主机内燃油从喷射入气缸到燃烧做功的时间延迟，p表示轴系摩擦消耗的扭矩，q表示水阻力对螺旋桨的实际反转矩，j表示船舶的平均转动惯量，η表示负载转动惯量。
根据本发明实施例，还包括：获取目标区域风力信息，通过风力信息分析航标姿态，得到当前风力下的标准姿态信息；
获取航标实时姿态信息，
将航标实时姿态信息与标准姿态信息进行比较，得到姿态偏差率；
判断姿态偏差率是否大于预设姿态偏差率阈值；
若大于，则生成航标状态预警信息，
根据航标姿态预警信息对航标进行修正。
通过图像采集获取航道信息，同时通过气象信息对航道进行修正，保证恶劣天气下的航道依旧处理合理可控范围内，从而实现船舶在按照航道预定路线行驶过程中不会发生碰撞，当风力较大时，造成航标姿态发生偏移，则对航标姿态进行调整，保证航道的准确性。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的设备和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的，例如，单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，如：多个单元或组件可以结合，或可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的各组成部分相互之间的耦合、或直接耦合、或通信连接可以是通过一些接口，设备或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性的、机械的或其它形式的。
上述作为分离部件说明的单元可以是、或也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是、或也可以不是物理单元；既可以位于一个地方，也可以分布到多个网络单元上；可以根据实际的需要选择其中的部分或全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各实施例中的各功能单元可以全部集成在一个处理单元中，也可以是各单元分别单独作为一个单元，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中；上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。
本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：移动存储设备、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
或者，本发明上述集成的单元如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机、服务器、或者网络设备等)执行本发明各个实施例方法的全部或部分。而前述的存储介质包括：移动存储设备、ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
