CN105928521B - 一种航海用导航方法与系统 - Google Patents

Abstract

一种航海用导航方法，其包括如下步骤：S1、接收输入的航海目的地，根据当前船舶所在的位置以及航海目的地生成初步导航路径；S2、实时获取船舶的位置信息，将船舶的位置信息通过卫星通信网络发送到云平台服务器，判断云平台服务器中是否有优选匹配航段，在存在优选匹配航段时，获取优选匹配航段，并将当前优选匹配航段加入到初步导航路径中；在不存在优选匹配航段时，云平台服务实时生成导航航段，并通过卫星通信网络发送到船舶；S3、根据船舶自动识别系统以及电子海图显示与信息系统生成以船舶为中心，以预设距离为半径区域内的全景航海图。本发明还提供一种航海用导航系统。

Description

一种航海用导航方法与系统

技术领域

本发明涉及导航技术领域，特别涉及一种航海用导航方法与系统。

背景技术

导航设备，是指利用定位系统为车辆、船舶、航空器等移动物体提供路线指导的设备。现有的导航设备，主要利用定位系统为用户提供导航服务。具体地，导航设备为用户提供导航地图，导航地图中显示导航路径，以及从当前位置到目的地的预计耗费时长。

船舶用导航雷达，也称航海雷达，转载于船舶上，是测定本船位置和预防冲撞所不可缺少的装置。船舶用导航雷达通过准确捕获其他船只、陆地、航线标志等物标的位置信息，并将其显示在显示屏的方式实现航行避让、船舶定位和引航的作用。

但是，目前船舶导航装置的功能较为单一，不能满足综合导航功能要求，并且显示屏也一般为专用设备，不能针对各种不同类型的航海雷达信号进行统一处理和显示 。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种航海用导航方法与系统。

一种航海用导航方法，其包括如下步骤：

S1、接收输入的航海目的地，根据当前船舶所在的位置以及航海目的地生成初步导航路径；

S2、实时获取船舶的位置信息，将船舶的位置信息通过卫星通信网络发送到云平台服务器，判断云平台服务器中是否有优选匹配航段，在存在优选匹配航段时，获取优选匹配航段，并将当前优选匹配航段加入到初步导航路径中；在不存在优选匹配航段时，云平台服务实时生成导航航段，将当前导航航段加入到初步导航路径中并通过卫星通信网络发送到船舶；

S3、根据船舶自动识别系统以及电子海图显示与信息系统生成以船舶为中心，以预设距离为半径区域内的全景航海图。

在本发明所述的航海用导航方法中，

所述步骤S3包括：

从船舶自动识别系统中读取AIS电文信息，从雷达系统中读取雷达电文信息，并对AIS电文信息以及雷达电文信息进行解码得到解码后的AIS动态信息以及解码后雷达动态信息；将雷达动态信息存入以水上移动通信业务标识码为主字段的雷达链表，将AIS动态信息存入AIS动态信息链表；并在电子海图显示与信息系统显示AIS目标以及雷达目标；

遍历雷达链表和AIS动态链表，对比雷达链表和AIS动态链表中雷达动态信息与AIS动态信息的时间和距离；并从中搜索出满足时间-空间粗关联条件的雷达目标与AIS目标，将满足时间-空间粗关联条件的雷达编号、AIS的水上移动通信业务标识码好、粗关联的次数存入粗关联数据表；

根据粗关联链表获得雷达目标当前的动态信息，并将雷达目标当前的动态信息外推至系统时刻，并存入细关联链表；根据粗关联链表，搜索与雷达对应满足粗关联条件的一个或多个AIS目标当前的动态信息，并将当前的动态信息外推至系统时刻并存入细关联链表；

根据细关联链表计算雷达与AIS目标的距离间因素、方位间因素、航速间因素、航向间因素、单因素集关联隶属度和不相关联隶属度、综合因素的关联隶属度和不关联隶属度，并将计算结果存入细关联链表；

获取各系统时刻最大综合因素的关联隶属度，当最大的关联隶属度大于细关联第一预设门限值，关联质量因子累加；当关联质量因子大于细关联第二预设门限值时，判断为固定关联并记录固定关联时一一对应的雷达编号以及AIS的水上移动通信业务标识码；

将满足固定关联的雷达目标与AIS目标的实时信息外推至雷达时刻，并将其与雷达信息进行合并；

在电子海图显示与信息系统中显示合并后的AIS目标与雷达目标。

在本发明所述的航海用导航方法中，

所述将满足固定关联的雷达目标与AIS目标的实时信息外推至雷达时刻，并将其与雷达信息进行合并包括：将满足固定关联的雷达目标与AIS目标的实时信息外推至雷达时刻，并根据加权算法将其与雷达信息进行合并。

在本发明所述的航海用导航方法中，

所述步骤S3还包括通过声纳系统对本船舶周围的海底状况进行探测，并将探测的结果显示到全景航海图上。

本发明还提供一种航海用导航系统，其包括依次连接的路径生成单元、航段确定单元、航海图生成单元：

路径生成单元，用于接收输入的航海目的地，根据当前船舶所在的位置以及航海目的地生成初步导航路径；

航段确定单元，用于实时获取船舶的位置信息，将船舶的位置信息通过卫星通信网络发送到云平台服务器，判断云平台服务器中是否有优选匹配航段，在存在优选匹配航段时，获取优选匹配航段，并将当前优选匹配航段加入到初步导航路径中；在不存在优选匹配航段时，云平台服务实时生成导航航段，将当前导航航段加入到初步导航路径中并通过卫星通信网络发送到船舶；

航海图生成单元，用于根据船舶自动识别系统以及电子海图显示与信息系统生成以船舶为中心，以预设距离为半径区域内的全景航海图。

在本发明所述的航海用导航系统中，

所述航海图生成单元包括依次连接的信息读取子单元、粗关联子单元、细关联子单元、计算子单元、固定关联子单元、合并子单元、显示子单元：

信息读取子单元，用于从船舶自动识别系统中读取AIS电文信息，从雷达系统中读取雷达电文信息，并对AIS电文信息以及雷达电文信息进行解码得到解码后的AIS动态信息以及解码后雷达动态信息；将雷达动态信息存入以水上移动通信业务标识码为主字段的雷达链表，将AIS动态信息存入AIS动态信息链表；并在电子海图显示与信息系统显示AIS目标以及雷达目标；

粗关联子单元，用于遍历雷达链表和AIS动态链表，对比雷达链表和AIS动态链表中雷达动态信息与AIS动态信息的时间和距离；并从中搜索出满足时间-空间粗关联条件的雷达目标与AIS目标，将满足时间-空间粗关联条件的雷达编号、AIS的水上移动通信业务标识码好、粗关联的次数存入粗关联数据表；

细关联子单元，用于根据粗关联链表获得雷达目标当前的动态信息，并将雷达目标当前的动态信息外推至系统时刻，并存入细关联链表；根据粗关联链表，搜索与雷达对应满足粗关联条件的一个或多个AIS目标当前的动态信息，并将当前的动态信息外推至系统时刻并存入细关联链表；

计算子单元，用于根据细关联链表计算雷达与AIS目标的距离间因素、方位间因素、航速间因素、航向间因素、单因素集关联隶属度和不相关联隶属度、综合因素的关联隶属度和不关联隶属度，并将计算结果存入细关联链表；

固定关联子单元，用于获取各系统时刻最大综合因素的关联隶属度，当最大的关联隶属度大于细关联第一预设门限值，关联质量因子累加；当关联质量因子大于细关联第二预设门限值时，判断为固定关联并记录固定关联时一一对应的雷达编号以及AIS的水上移动通信业务标识码；

合并子单元，用于将满足固定关联的雷达目标与AIS目标的实时信息外推至雷达时刻，并将其与雷达信息进行合并；

显示子单元，用于在电子海图显示与信息系统中显示合并后的AIS目标与雷达目标。

在本发明所述的航海用导航系统中，

所述将满足固定关联的雷达目标与AIS目标的实时信息外推至雷达时刻，并将其与雷达信息进行合并包括：将满足固定关联的雷达目标与AIS目标的实时信息外推至雷达时刻，并根据加权算法将其与雷达信息进行合并。

在本发明所述的航海用导航系统中，

所述航海图生成单元还包括通过声纳系统对本船舶周围的海底状况进行探测，并将探测的结果显示到全景航海图上。

实施本发明提供的一种航海用导航方法与系统具有以下有益效果：可以通过将船舶的位置信息通过卫星通信网络发送到云平台服务器，判断云平台服务器中是否有优选匹配航段，能够在初步导航路径上的各个航段获得最优的优选匹配航段，能够在整个航行过程中的最优的导航路径，并且通过船舶自动识别系统以及电子海图显示与信息系统生成以船舶为中心，以预设距离为半径区域内的全景航海图，能够结合船舶自动识别系统以及电子海图显示与信息系统，实现了AIS目标信息与雷达目标信息的融合，在船舶航行的各个时刻，能够通过全景航海图获得船舶航行周边情况的实时信息，能够避免发生碰撞或搁浅事件的发生。

附图说明

图1是本发明实施例的航海用导航系统结构框图。

具体实施方式

本发明实施例提供一种航海用导航方法，其包括如下步骤：

S1、接收输入的航海目的地，根据当前船舶所在的位置以及航海目的地生成初步导航路径。

在本步骤中，初步导航路径是一个大致的航行路线图，导航路径是由多个航段构成的。

S2、实时获取船舶的位置信息，将船舶的位置信息通过卫星通信网络发送到云平台服务器，判断云平台服务器中是否有优选匹配航段，在存在优选匹配航段时，获取优选匹配航段，并将当前优选匹配航段加入到初步导航路径中。在不存在优选匹配航段时，云平台服务实时生成导航航段，将当前导航航段加入到初步导航路径中并通过卫星通信网络发送到船舶。

优选匹配航段可以从云平台服务器中位于相同地点、相同航线的航段中进行筛选获得，这些优选匹配航段都是经过验证过的，因此安全性、可靠性高。

优选地，在没有卫星通信网络时，通过北斗导航系统发送到云平台服务器

S3、根据船舶自动识别系统以及电子海图显示与信息系统生成以船舶为中心，以预设距离为半径区域内的全景航海图。全景航海图，能够结合船舶自动识别系统以及电子海图显示与信息系统，实现了AIS目标信息与雷达目标信息的融合，在船舶航行的各个时刻，能够通过全景航海图获得船舶航行周边情况的实时信息，能够避免发生碰撞或搁浅事件的发生。

在本发明所述的航海用导航方法中，

所述步骤S3包括：

从船舶自动识别系统中读取AIS电文信息，从雷达系统中读取雷达电文信息，并对AIS电文信息以及雷达电文信息进行解码得到解码后的AIS动态信息以及解码后雷达动态信息；将雷达动态信息存入以水上移动通信业务标识码为主字段的雷达链表，将AIS动态信息存入AIS动态信息链表；并在电子海图显示与信息系统显示AIS目标以及雷达目标；

遍历雷达链表和AIS动态链表，对比雷达链表和AIS动态链表中雷达动态信息与AIS动态信息的时间和距离；并从中搜索出满足时间-空间粗关联条件的雷达目标与AIS目标，将满足时间-空间粗关联条件的雷达编号、AIS的水上移动通信业务标识码好、粗关联的次数存入粗关联数据表；

根据粗关联链表获得雷达目标当前的动态信息，并将雷达目标当前的动态信息外推至系统时刻，并存入细关联链表；根据粗关联链表，搜索与雷达对应满足粗关联条件的一个或多个AIS目标当前的动态信息，并将当前的动态信息外推至系统时刻并存入细关联链表；

根据细关联链表计算雷达与AIS目标的距离间因素、方位间因素、航速间因素、航向间因素、单因素集关联隶属度和不相关联隶属度、综合因素的关联隶属度和不关联隶属度，并将计算结果存入细关联链表；

获取各系统时刻最大综合因素的关联隶属度，当最大的关联隶属度大于细关联第一预设门限值，关联质量因子累加；当关联质量因子大于细关联第二预设门限值时，判断为固定关联并记录固定关联时一一对应的雷达编号以及AIS的水上移动通信业务标识码；

将满足固定关联的雷达目标与AIS目标的实时信息外推至雷达时刻，并将其与雷达信息进行合并；

在电子海图显示与信息系统中显示合并后的AIS目标与雷达目标。

在本发明所述的航海用导航方法中，

所述将满足固定关联的雷达目标与AIS目标的实时信息外推至雷达时刻，并将其与雷达信息进行合并包括：将满足固定关联的雷达目标与AIS目标的实时信息外推至雷达时刻，并根据加权算法将其与雷达信息进行合并。

在本发明所述的航海用导航方法中，

所述步骤S3还包括通过声纳系统对本船舶周围的海底状况进行探测，并将探测的结果显示到全景航海图上。

在本实施例，全景海图上会显示导航的路径、周围的船舶或其他固定、移动目标以及海底状况。

本发明还提供一种航海用导航系统，其包括依次连接的路径生成单元、航段确定单元、航海图生成单元：

路径生成单元，用于接收输入的航海目的地，根据当前船舶所在的位置以及航海目的地生成初步导航路径；

航段确定单元，用于实时获取船舶的位置信息，将船舶的位置信息通过卫星通信网络发送到云平台服务器，判断云平台服务器中是否有优选匹配航段，在存在优选匹配航段时，获取优选匹配航段，并将当前优选匹配航段加入到初步导航路径中；在不存在优选匹配航段时，云平台服务实时生成导航航段，将当前导航航段加入到初步导航路径中并通过卫星通信网络发送到船舶；

航海图生成单元，用于根据船舶自动识别系统以及电子海图显示与信息系统生成以船舶为中心，以预设距离为半径区域内的全景航海图。

在本发明所述的航海用导航系统中，

所述航海图生成单元包括依次连接的信息读取子单元、粗关联子单元、细关联子单元、计算子单元、固定关联子单元、合并子单元、显示子单元：

信息读取子单元，用于从船舶自动识别系统中读取AIS电文信息，从雷达系统中读取雷达电文信息，并对AIS电文信息以及雷达电文信息进行解码得到解码后的AIS动态信息以及解码后雷达动态信息；将雷达动态信息存入以水上移动通信业务标识码为主字段的雷达链表，将AIS动态信息存入AIS动态信息链表；并在电子海图显示与信息系统显示AIS目标以及雷达目标；

粗关联子单元，用于遍历雷达链表和AIS动态链表，对比雷达链表和AIS动态链表中雷达动态信息与AIS动态信息的时间和距离；并从中搜索出满足时间-空间粗关联条件的雷达目标与AIS目标，将满足时间-空间粗关联条件的雷达编号、AIS的水上移动通信业务标识码好、粗关联的次数存入粗关联数据表；

细关联子单元，用于根据粗关联链表获得雷达目标当前的动态信息，并将雷达目标当前的动态信息外推至系统时刻，并存入细关联链表；根据粗关联链表，搜索与雷达对应满足粗关联条件的一个或多个AIS目标当前的动态信息，并将当前的动态信息外推至系统时刻并存入细关联链表；

计算子单元，用于根据细关联链表计算雷达与AIS目标的距离间因素、方位间因素、航速间因素、航向间因素、单因素集关联隶属度和不相关联隶属度、综合因素的关联隶属度和不关联隶属度，并将计算结果存入细关联链表；

固定关联子单元，用于获取各系统时刻最大综合因素的关联隶属度，当最大的关联隶属度大于细关联第一预设门限值，关联质量因子累加；当关联质量因子大于细关联第二预设门限值时，判断为固定关联并记录固定关联时一一对应的雷达编号以及AIS的水上移动通信业务标识码；

合并子单元，用于将满足固定关联的雷达目标与AIS目标的实时信息外推至雷达时刻，并将其与雷达信息进行合并；

显示子单元，用于在电子海图显示与信息系统中显示合并后的AIS目标与雷达目标。

在本发明所述的航海用导航系统中，

所述将满足固定关联的雷达目标与AIS目标的实时信息外推至雷达时刻，并将其与雷达信息进行合并包括：将满足固定关联的雷达目标与AIS目标的实时信息外推至雷达时刻，并根据加权算法将其与雷达信息进行合并。

在本发明所述的航海用导航系统中，

所述航海图生成单元还包括通过声纳系统对本船舶周围的海底状况进行探测，并将探测的结果显示到全景航海图上。

实施本发明提供的一种航海用导航方法与系统具有以下有益效果：可以通过将船舶的位置信息通过卫星通信网络发送到云平台服务器，判断云平台服务器中是否有优选匹配航段，能够在初步导航路径上的各个航段获得最优的优选匹配航段，能够在整个航行过程中的最优的导航路径，并且通过船舶自动识别系统以及电子海图显示与信息系统生成以船舶为中心，以预设距离为半径区域内的全景航海图，能够结合船舶自动识别系统以及电子海图显示与信息系统，实现了AIS目标信息与雷达目标信息的融合，在船舶航行的各个时刻，能够通过全景航海图获得船舶航行周边情况的实时信息，能够避免发生碰撞或搁浅事件的发生。

上述方法实施例与系统实施例是一一对应的，因此，方法实施例的扩展也可适用于上述系统实施例。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机储存器、内存、只读存储器、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其他形式的存储介质中。可以理解的是，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术构思做出其它各种相应的改变与变形，而所有这些改变与变形都应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种航海用导航方法，其特征在于，其包括如下步骤：

S1、接收输入的航海目的地，根据当前船舶所在的位置以及航海目的地生成初步导航路径；

S2、实时获取船舶的位置信息，将船舶的位置信息通过卫星通信网络发送到云平台服务器，判断云平台服务器中是否有优选匹配航段，在存在优选匹配航段时，获取优选匹配航段，并将当前优选匹配航段加入到初步导航路径中；在不存在优选匹配航段时，云平台服务实时生成导航航段，将当前导航航段加入到初步导航路径中并通过卫星通信网络发送到船舶；

S3、根据船舶自动识别系统以及电子海图显示与信息系统生成以船舶为中心，以预设距离为半径区域内的全景航海图。

2.如权利要求1所述的航海用导航方法，其特征在于，

所述步骤S3包括：

从船舶自动识别系统中读取AIS电文信息，从雷达系统中读取雷达电文信息，并对AIS电文信息以及雷达电文信息进行解码得到解码后的AIS动态信息以及解码后雷达动态信息；将雷达动态信息存入以水上移动通信业务标识码为主字段的雷达链表，将AIS动态信息存入AIS动态信息链表；并在电子海图显示与信息系统显示AIS目标以及雷达目标；

遍历雷达链表和AIS动态信息链表，对比雷达链表和AIS动态信息链表中雷达动态信息与AIS动态信息的时间和距离；并从中搜索出满足时间-空间粗关联条件的雷达目标与AIS目标，将满足时间-空间粗关联条件的雷达编号、AIS的水上移动通信业务标识码、粗关联的次数存入粗关联数据表；

根据粗关联数据表获得雷达目标当前的动态信息，并将雷达目标当前的动态信息外推至系统时刻，并存入细关联链表；根据粗关联数据表，搜索与雷达对应满足粗关联条件的一个或多个AIS目标当前的动态信息，并将当前的动态信息外推至系统时刻并存入细关联链表；

根据细关联链表计算雷达与AIS目标的距离间因素、方位间因素、航速间因素、航向间因素、单因素集关联隶属度和不相关联隶属度、综合因素的关联隶属度和不关联隶属度，并将计算结果存入细关联链表；

获取各系统时刻最大综合因素的关联隶属度，当最大综合因素的关联隶属度大于细关联第一预设门限值，关联质量因子累加；当关联质量因子大于细关联第二预设门限值时，判断为固定关联并记录固定关联时一一对应的雷达编号以及AIS的水上移动通信业务标识码；

将满足固定关联的雷达目标与AIS目标的实时信息外推至雷达时刻，并将其与雷达信息进行合并；

在电子海图显示与信息系统中显示合并后的AIS目标与雷达目标。

3.如权利要求2所述的航海用导航方法，其特征在于，

所述将满足固定关联的雷达目标与AIS目标的实时信息外推至雷达时刻，并将其与雷达信息进行合并包括：将满足固定关联的雷达目标与AIS目标的实时信息外推至雷达时刻，并根据加权算法将其与雷达信息进行合并。

4.如权利要求3所述的航海用导航方法，其特征在于，

所述步骤S3还包括通过声纳系统对本船舶周围的海底状况进行探测，并将探测的结果显示到全景航海图上。

5.一种航海用导航系统，其特征在于，其包括依次连接的路径生成单元、航段确定单元、航海图生成单元：

路径生成单元，用于接收输入的航海目的地，根据当前船舶所在的位置以及航海目的地生成初步导航路径；

航段确定单元，用于实时获取船舶的位置信息，将船舶的位置信息通过卫星通信网络发送到云平台服务器，判断云平台服务器中是否有优选匹配航段，在存在优选匹配航段时，获取优选匹配航段，并将当前优选匹配航段加入到初步导航路径中；在不存在优选匹配航段时，云平台服务实时生成导航航段，将当前导航航段加入到初步导航路径中并通过卫星通信网络发送到船舶；

航海图生成单元，用于根据船舶自动识别系统以及电子海图显示与信息系统生成以船舶为中心，以预设距离为半径区域内的全景航海图。

6.如权利要求5所述的航海用导航系统，其特征在于，

所述航海图生成单元包括依次连接的信息读取子单元、粗关联子单元、细关联子单元、计算子单元、固定关联子单元、合并子单元、显示子单元：

信息读取子单元，用于从船舶自动识别系统中读取AIS电文信息，从雷达系统中读取雷达电文信息，并对AIS电文信息以及雷达电文信息进行解码得到解码后的AIS动态信息以及解码后雷达动态信息；将雷达动态信息存入以水上移动通信业务标识码为主字段的雷达链表，将AIS动态信息存入AIS动态信息链表；并在电子海图显示与信息系统显示AIS目标以及雷达目标；

粗关联子单元，用于遍历雷达链表和AIS动态信息链表，对比雷达链表和AIS动态信息链表中雷达动态信息与AIS动态信息的时间和距离；并从中搜索出满足时间-空间粗关联条件的雷达目标与AIS目标，将满足时间-空间粗关联条件的雷达编号、AIS的水上移动通信业务标识码、粗关联的次数存入粗关联数据表；

细关联子单元，用于根据粗关联数据表获得雷达目标当前的动态信息，并将雷达目标当前的动态信息外推至系统时刻，并存入细关联链表；根据粗关联数据表，搜索与雷达对应满足粗关联条件的一个或多个AIS目标当前的动态信息，并将当前的动态信息外推至系统时刻并存入细关联链表；

计算子单元，用于根据细关联链表计算雷达与AIS目标的距离间因素、方位间因素、航速间因素、航向间因素、单因素集关联隶属度和不相关联隶属度、综合因素的关联隶属度和不关联隶属度，并将计算结果存入细关联链表；

固定关联子单元，用于获取各系统时刻最大综合因素的关联隶属度，当最大综合因素的关联隶属度大于细关联第一预设门限值，关联质量因子累加；当关联质量因子大于细关联第二预设门限值时，判断为固定关联并记录固定关联时一一对应的雷达编号以及AIS的水上移动通信业务标识码；

合并子单元，用于将满足固定关联的雷达目标与AIS目标的实时信息外推至雷达时刻，并将其与雷达信息进行合并；

显示子单元，用于在电子海图显示与信息系统中显示合并后的AIS目标与雷达目标。

7.如权利要求6所述的航海用导航系统，其特征在于，

所述将满足固定关联的雷达目标与AIS目标的实时信息外推至雷达时刻，并将其与雷达信息进行合并包括：将满足固定关联的雷达目标与AIS目标的实时信息外推至雷达时刻，并根据加权算法将其与雷达信息进行合并。

8.如权利要求7所述的航海用导航系统，其特征在于，

所述航海图生成单元还包括通过声纳系统对本船舶周围的海底状况进行探测，并将探测的结果显示到全景航海图上。