CN108538088A - 基于定位的船舶碰撞预测方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于定位的船舶碰撞预测方法及装置，该方法包括监测步骤、交汇点计算步骤、相交距离计算步骤、相交距离与预警距离的判断步骤、到达交汇点的时间计算步骤、到达时间差与预定时间间隔的判断步骤、碰撞预测步骤，当两船的相交距离小于预先设定的预警距离时才进行碰撞预测，如果两船到达交汇点的时间差在预定时间间隔内，才输出可能发生碰撞的预测结果，大大降低了碰撞预测的运算量，减少运算资源的浪费；且本预测方法与任意两船之间的相对距离无直接关系，避免了相对距离预警带来的误判。对于当前区域的水面上航行的船舶，如果某船舶可能和别的船舶发生碰撞，可以提前向该船舶进行预警，从而有效预防并减少水面上的船舶碰撞事故。

Description

基于定位的船舶碰撞预测方法及装置

技术领域

本发明涉及船舶安全监控的技术领域，尤其涉及基于定位的船舶碰撞预测方法及装置。

背景技术

船舶安全监控包括船舶的定位、历史轨迹的追踪、船舶的状态监测、船舶的防碰撞预警等方面。其中，船舶防碰撞预警主要是监测船舶周围的环境和其他大小船舶，当靠近距离达到设定的安全距离时进行报警，以免碰撞发生。

现有技术下船舶防碰撞预警的方法根据两船的相对距离进行碰撞预测，这种预测方法没有考虑到船舶的航向，很容易造成危险误判的情况。而如果有针对性地对当前水面区域内所有船只进行两两之间的碰撞预测，运算量又太大了，比如江面有100条船，每个船舶就要和其他99条船进行碰撞预测，如果某汽渡公司有10条船，2.5秒内就要计算 1099次，这种预测方法显然效率不够高，对于运算资源来说更是造成了不必要的浪费。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供基于定位的船舶碰撞预测方法及装置，旨在解决现有技术在进行船舶防碰撞预警时容易造成误判，或者效率不够高、造成资源浪费的问题。

本发明的目的采用以下技术方案实现：

一种基于定位的船舶碰撞预测方法，包括：

监测步骤，每隔预定时间，通过定位设备获取监测距离内所有船舶的定位数据；所述定位数据包括船舶的编号、经度、纬度、航向、速度；

交汇点计算步骤，在监测距离内的两两船舶之间，根据两船的经度、纬度及航向，计算两船交汇点的位置；

距离计算步骤，根据两船的经度、纬度和两船交汇点的位置，分别计算两船距离交汇点的距离，二者相加作为两船之间的相交距离；

距离判断步骤，将两两船舶之间的相交距离和预警距离进行比对，判断是否存在两船之间的相交距离小于预警距离的情况；如果有，则进入时间计算步骤；如果无，则不做任何操作；

时间计算步骤，对于相交距离小于预警距离的两船，根据两船交汇点的位置、两船的经度、纬度及速度，分别计算两船到达交汇点的时间，得到两船到达交汇点的时间差；

时间判断步骤，将两两船舶之间到达交汇点的时间差与预定时间间隔进行比对，判断是否存在到达时间差不超过预定时间间隔的情况；

预测步骤，对于所有到达时间差不超过预定时间间隔的两船，批量输出可能发生碰撞的碰撞预测结果；对于所有到达时间差超过预定时间间隔的两船，批量输出两船不会发生碰撞的碰撞预测结果。

在上述实施例的基础上，优选的，还包括：

预警步骤，对于所有到达时间差不超过预定时间间隔的两船，批量进行碰撞预警。

在上述任意实施例的基础上，优选的，所述监测步骤前，还包括：

预警设置步骤，设置预警距离。

在上述任意实施例的基础上，优选的，所述定位数据还包括长度和AIS特征值；所述AIS特征值包括开启和未开启；

所述距离计算步骤中，

如果两船的AIS特征值均为未开启，则两船之间的相交距离=两船距离交汇点的距离之和；

如果两船之一的AIS特征值为开启，则两船之间的相交距离=两船距离交汇点的距离之和-AIS特征值为开启的船舶长度30%；

如果两船的AIS特征值均为开启，则两船之间的相交距离=两船距离交汇点的距离之和-（两船长度之和）30%。

在上述任意实施例的基础上，优选的，所述预测步骤，还包括：

对于所有到达时间差不超过预定时间间隔的两船，根据两船的经度、纬度、航向及速度，给出可能发生碰撞的船体位置。

一种基于定位的船舶碰撞预测装置，包括：

监测模块，用于每隔预定时间，通过定位设备获取监测距离内所有船舶的定位数据；所述定位数据包括船舶的编号、经度、纬度、航向、速度；

交汇点计算模块，用于在监测距离内的两两船舶之间，根据两船的经度、纬度及航向，计算两船交汇点的位置；

距离计算模块，用于根据两船的经度、纬度和两船交汇点的位置，分别计算两船距离交汇点的距离，二者相加作为两船之间的相交距离；

距离判断模块，用于将两两船舶之间的相交距离和预警距离进行比对，判断是否存在两船之间的相交距离小于预警距离的情况；

时间计算模块，用于对于相交距离小于预警距离的两船，根据两船交汇点的位置、两船的经度、纬度及速度，分别计算两船到达交汇点的时间，得到两船到达交汇点的时间差；

时间判断模块，用于将两两船舶之间到达交汇点的时间差与预定时间间隔进行比对，判断是否存在到达时间差不超过预定时间间隔的情况；

预测模块，用于对于所有到达时间差不超过预定时间间隔的两船，批量输出可能发生碰撞的碰撞预测结果；对于所有到达时间差超过预定时间间隔的两船，批量输出两船不会发生碰撞的碰撞预测结果。

在上述实施例的基础上，优选的，还包括：

预警模块，用于对于所有到达时间差不超过预定时间间隔的两船，批量进行碰撞预警。

在上述任意实施例的基础上，优选的，还包括：

预警设置模块，用于设置预警距离。

在上述任意实施例的基础上，优选的，所述定位数据还包括长度和AIS特征值；所述AIS特征值包括开启和未开启；

所述距离计算模块中，

如果两船的AIS特征值均为未开启，则两船之间的相交距离=两船距离交汇点的距离之和；

如果两船之一的AIS特征值为开启，则两船之间的相交距离=两船距离交汇点的距离之和-AIS特征值为开启的船舶长度30%；

如果两船的AIS特征值均为开启，则两船之间的相交距离=两船距离交汇点的距离之和-（两船长度之和）30%。

在上述任意实施例的基础上，优选的，所述预测模块还用于：

对于所有到达时间差不超过预定时间间隔的两船，根据两船的经度、纬度、航向及速度，给出可能发生碰撞的船体位置。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

本发明公开了基于定位的船舶碰撞预测方法及装置，该方法包括监测步骤、交汇点计算步骤、相交距离计算步骤、相交距离与预警距离的判断步骤、到达交汇点的时间计算步骤、到达时间差与预定时间间隔的判断步骤、碰撞预测步骤，当两船的相交距离小于预先设定的预警距离时才进行碰撞预测，如果两船到达交汇点的时间差在预定时间间隔内，才输出可能发生碰撞的预测结果，大大降低了碰撞预测的运算量，减少运算资源的浪费；且本预测方法与任意两船之间的相对距离无直接关系，避免了相对距离预警带来的误判。应用在船舶安全监控系统中能够实现，对于当前区域的水面上航行的船舶，如果某船舶可能和别的船舶发生碰撞，可以提前向该船舶进行预警，从而有效预防并减少水面上的船舶碰撞事故，降低船舶管理成本，提高船舶交通安全，提高船舶航行信息化建设，促进水上交通安全的信息化发展。

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示出了本发明实施例提供的一种基于定位的船舶碰撞预测方法的流程示意图；

图2示出了本发明实施例提供的一种基于定位的船舶碰撞预测装置的结构示意图。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

具体实施例一

如图1所示，本发明实施例提供了一种基于定位的船舶碰撞预测方法，包括：

监测步骤S101，每隔预定时间，通过定位设备获取监测距离内所有船舶的定位数据；所述定位数据包括船舶的编号、经度、纬度、航向、速度；

交汇点计算步骤S102，在监测距离内的两两船舶之间，根据两船的经度、纬度及航向，计算两船交汇点的位置；

距离计算步骤S103，根据两船的经度、纬度和两船交汇点的位置，分别计算两船距离交汇点的距离，二者相加作为两船之间的相交距离；

距离判断步骤S104，将两两船舶之间的相交距离和预警距离进行比对，判断是否存在两船之间的相交距离小于预警距离的情况；如果有，则进入时间计算步骤S105；如果无，则不做任何操作；

时间计算步骤S105，对于相交距离小于预警距离的两船，根据两船交汇点的位置、两船的经度、纬度及速度，分别计算两船到达交汇点的时间，得到两船到达交汇点的时间差；

时间判断步骤S106，将两两船舶之间到达交汇点的时间差与预定时间间隔进行比对，判断是否存在到达时间差不超过预定时间间隔的情况；

预测步骤S107，对于所有到达时间差不超过预定时间间隔的两船，批量输出可能发生碰撞的碰撞预测结果；对于所有到达时间差超过预定时间间隔的两船，批量输出两船不会发生碰撞的碰撞预测结果。

本发明实施例当两船的相交距离小于预先设定的预警距离时才进行碰撞预测，如果两船到达交汇点的时间差在预定时间间隔内，才输出可能发生碰撞的预测结果，大大降低了碰撞预测的运算量，减少运算资源的浪费；且本预测方法与任意两船之间的相对距离无直接关系，避免了相对距离预警带来的误判。

优选的，本发明实施例还可以包括：预警步骤S108，对于所有到达时间差不超过预定时间间隔的两船，批量进行碰撞预警。这样做的好处是，将本发明实施例应用在船舶安全监控系统中能够实现，对于当前区域的水面上航行的船舶，如果某船舶可能和别的船舶发生碰撞，可以提前向该船舶进行预警，从而有效预防并减少水面上的船舶碰撞事故，降低船舶管理成本，提高船舶交通安全，提高船舶航行信息化建设，促进水上交通安全的信息化发展。

优选的，所述监测步骤S101前，还可以包括：预警设置步骤S109，设置预警距离。这样做的好处是，能够根据实际需求设置符合当前使用环境的预警距离。优选的，预警距离可以包括不同级别的预警距离，并且后续对应不同级别的预警手段。

优选的，所述预警设置步骤S109中，还可以设置监测距离和预定时间间隔。这样做的好处是，能够根据实际需求设置符合当前使用环境的监测距离和预定时间间隔。

优选的，所述定位数据还可以包括长度和AIS特征值；所述AIS特征值包括开启和未开启；所述距离计算步骤S103中，如果两船的AIS特征值均为未开启，则两船之间的相交距离=两船距离交汇点的距离之和；如果两船之一的AIS特征值为开启，则两船之间的相交距离=两船距离交汇点的距离之和-AIS特征值为开启的船舶长度30%；如果两船的AIS特征值均为开启，则两船之间的相交距离=两船距离交汇点的距离之和-（两船长度之和）30%。这样做的好处是，对于设置有AIS系统的船舶，能够考虑AIS系统的安装位置对于相交距离计算过程的影响，并进行有针对性的去除，提高碰撞预测的准确性，提高船舶的安全性。

优选的，所述预测步骤S107，还可以包括：对于所有到达时间差不超过预定时间间隔的两船，根据两船的经度、纬度、航向及速度，给出可能发生碰撞的船体位置。这样做的好处是，方便用户了解到可能发生碰撞的位置，如果后续可能发生碰撞，可以指导船上人员有针对性地进行躲避。

在上述的具体实施例一中，提供了基于定位的船舶碰撞预测方法，与之相对应的，本申请还提供基于定位的船舶碰撞预测装置。由于装置实施例基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。下述描述的装置实施例仅仅是示意性的。

具体实施例二

如图2所示，本发明实施例提供了一种基于定位的船舶碰撞预测装置，包括：

监测模块201，用于每隔预定时间，通过定位设备获取监测距离内所有船舶的定位数据；所述定位数据包括船舶的编号、经度、纬度、航向、速度；

交汇点计算模块202，用于在监测距离内的两两船舶之间，根据两船的经度、纬度及航向，计算两船交汇点的位置；

距离计算模块203，用于根据两船的经度、纬度和两船交汇点的位置，分别计算两船距离交汇点的距离，二者相加作为两船之间的相交距离；

距离判断模块204，用于将两两船舶之间的相交距离和预警距离进行比对，判断是否存在两船之间的相交距离小于预警距离的情况；

时间计算模块205，用于对于相交距离小于预警距离的两船，根据两船交汇点的位置、两船的经度、纬度及速度，分别计算两船到达交汇点的时间，得到两船到达交汇点的时间差；

时间判断模块206，用于将两两船舶之间到达交汇点的时间差与预定时间间隔进行比对，判断是否存在到达时间差不超过预定时间间隔的情况；

预测模块207，用于对于所有到达时间差不超过预定时间间隔的两船，批量输出可能发生碰撞的碰撞预测结果；对于所有到达时间差超过预定时间间隔的两船，批量输出两船不会发生碰撞的碰撞预测结果。

优选的，本发明实施例还可以包括：预警模块208，用于对于所有到达时间差不超过预定时间间隔的两船，批量进行碰撞预警。

优选的，本发明实施例还可以包括：预警设置模块209，用于设置预警距离。

优选的，所述定位数据还可以包括长度和AIS特征值；所述AIS特征值包括开启和未开启；所述距离计算模块203中，如果两船的AIS特征值均为未开启，则两船之间的相交距离=两船距离交汇点的距离之和；如果两船之一的AIS特征值为开启，则两船之间的相交距离=两船距离交汇点的距离之和-AIS特征值为开启的船舶长度30%；如果两船的AIS特征值均为开启，则两船之间的相交距离=两船距离交汇点的距离之和-（两船长度之和）30%。

优选的，所述预测模块207还可以用于：对于所有到达时间差不超过预定时间间隔的两船，根据两船的经度、纬度、航向及速度，给出可能发生碰撞的船体位置。

本发明从使用目的上，效能上，进步及新颖性等观点进行阐述，其具有的实用进步性，己符合专利法所强调的功能增进及使用要件，本发明以上的说明及附图，仅为本发明的较佳实施例而己，并非以此局限本发明，因此，凡一切与本发明构造，装置，待征等近似、雷同的，即凡依本发明专利申请范围所作的等同替换或修饰等，皆应属本发明的专利申请保护的范围之内。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。尽管本发明已进行了一定程度的描述，明显地，在不脱离本发明的精神和范围的条件下，可进行各个条件的适当变化。可以理解，本发明不限于所述实施方案，而归于权利要求的范围，其包括所述每个因素的等同替换。对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于定位的船舶碰撞预测方法，其特征在于，包括：

监测步骤，每隔预定时间，通过定位设备获取监测距离内所有船舶的定位数据；所述定位数据包括船舶的编号、经度、纬度、航向、速度；

交汇点计算步骤，在监测距离内的两两船舶之间，根据两船的经度、纬度及航向，计算两船交汇点的位置；

距离计算步骤，根据两船的经度、纬度和两船交汇点的位置，分别计算两船距离交汇点的距离，二者相加作为两船之间的相交距离；

距离判断步骤，将两两船舶之间的相交距离和预警距离进行比对，判断是否存在两船之间的相交距离小于预警距离的情况；如果有，则进入时间计算步骤；如果无，则不做任何操作；

时间计算步骤，对于相交距离小于预警距离的两船，根据两船交汇点的位置、两船的经度、纬度及速度，分别计算两船到达交汇点的时间，得到两船到达交汇点的时间差；

时间判断步骤，将两两船舶之间到达交汇点的时间差与预定时间间隔进行比对，判断是否存在到达时间差不超过预定时间间隔的情况；

预测步骤，对于所有到达时间差不超过预定时间间隔的两船，批量输出可能发生碰撞的碰撞预测结果；对于所有到达时间差超过预定时间间隔的两船，批量输出两船不会发生碰撞的碰撞预测结果。

2.根据权利要求1所述的基于定位的船舶碰撞预测方法，其特征在于，还包括：

预警步骤，对于所有到达时间差不超过预定时间间隔的两船，批量进行碰撞预警。

3.根据权利要求1或2所述的基于定位的船舶碰撞预测方法，其特征在于，所述监测步骤前，还包括：

预警设置步骤，设置预警距离。

4.根据权利要求1或2所述的基于定位的船舶碰撞预测方法，其特征在于，所述定位数据还包括长度和AIS特征值；所述AIS特征值包括开启和未开启；

所述距离计算步骤中，

如果两船的AIS特征值均为未开启，则两船之间的相交距离=两船距离交汇点的距离之和；

如果两船之一的AIS特征值为开启，则两船之间的相交距离=两船距离交汇点的距离之和-AIS特征值为开启的船舶长度30%；

如果两船的AIS特征值均为开启，则两船之间的相交距离=两船距离交汇点的距离之和-（两船长度之和）30%。

5.根据权利要求1或2所述的基于定位的船舶碰撞预测方法，其特征在于，所述预测步骤，还包括：

对于所有到达时间差不超过预定时间间隔的两船，根据两船的经度、纬度、航向及速度，给出可能发生碰撞的船体位置。

6.一种基于定位的船舶碰撞预测装置，其特征在于，包括：

监测模块，用于每隔预定时间，通过定位设备获取监测距离内所有船舶的定位数据；所述定位数据包括船舶的编号、经度、纬度、航向、速度；

交汇点计算模块，用于在监测距离内的两两船舶之间，根据两船的经度、纬度及航向，计算两船交汇点的位置；

距离计算模块，用于根据两船的经度、纬度和两船交汇点的位置，分别计算两船距离交汇点的距离，二者相加作为两船之间的相交距离；

距离判断模块，用于将两两船舶之间的相交距离和预警距离进行比对，判断是否存在两船之间的相交距离小于预警距离的情况；

时间计算模块，用于对于相交距离小于预警距离的两船，根据两船交汇点的位置、两船的经度、纬度及速度，分别计算两船到达交汇点的时间，得到两船到达交汇点的时间差；

时间判断模块，用于将两两船舶之间到达交汇点的时间差与预定时间间隔进行比对，判断是否存在到达时间差不超过预定时间间隔的情况；

预测模块，用于对于所有到达时间差不超过预定时间间隔的两船，批量输出可能发生碰撞的碰撞预测结果；对于所有到达时间差超过预定时间间隔的两船，批量输出两船不会发生碰撞的碰撞预测结果。

7.根据权利要求6所述的基于定位的船舶碰撞预测装置，其特征在于，还包括：

预警模块，用于对于所有到达时间差不超过预定时间间隔的两船，批量进行碰撞预警。

8.根据权利要求6或7所述的基于定位的船舶碰撞预测装置，其特征在于，还包括：

预警设置模块，用于设置预警距离。

9.根据权利要求6或7所述的基于定位的船舶碰撞预测装置，其特征在于，所述定位数据还包括长度和AIS特征值；所述AIS特征值包括开启和未开启；

所述距离计算模块中，

如果两船的AIS特征值均为未开启，则两船之间的相交距离=两船距离交汇点的距离之和；

如果两船之一的AIS特征值为开启，则两船之间的相交距离=两船距离交汇点的距离之和-AIS特征值为开启的船舶长度30%；

如果两船的AIS特征值均为开启，则两船之间的相交距离=两船距离交汇点的距离之和-（两船长度之和）30%。

10.根据权利要求6或7所述的基于定位的船舶碰撞预测装置，其特征在于，所述预测模块还用于：

对于所有到达时间差不超过预定时间间隔的两船，根据两船的经度、纬度、航向及速度，给出可能发生碰撞的船体位置。