CN102147981A - 一种船载自动识别系统警戒区域报警的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及海上船舶避碰报警技术，其公开了一种船载自动识别系统警戒区域报警的方法，解决传统技术中的自动识别系统报警方式不具备灵活性。安全程度不高的问题。其技术方案的要点可概括为：根据本船的船速动态划分警戒区域，当有其它船只进入警戒区域时，对目标船的危险等级进行划分，同时根据危险等级的不同按照先紧急的原则向本船和目标船分别发送告警信息，且告警消息可以根据目标船的籍贯的不同灵活的选择以中文或英文的方式发送。本发明告警具备灵活性、安全性也高，适用于海上船舶避碰。

Description

一种船载自动识别系统警戒区域报警的方法

技术领域

本发明涉及海上船舶避碰报警技术，尤其涉及一种船载自动识别系统警戒区域报警的方法。

背景技术

海上船舶的海上航行安全的一个主要任务是对危险目标的识别和对危险信息的判断，传统的方法主要靠船载雷达作为掌握其它船舶动态、静态信息的手段。然而船载雷达却存在几方面的缺陷：1.雷达信号是属于模拟信号，易受天气、海况、地形及周围噪声的影响；2.雷达信号的覆盖区域小，目前雷达的量程只能达到几十海里；3.雷达的精度也不高，并且不能识别出目标船的船名、国籍等信息。因此，虽然使用雷达能够获得目标的存在和动、静态数据，但由于其存在抗外界干扰能力差、精度不高等这些主缺点，使得雷达在日益繁忙的海上交通，特别是在港口、沿海水域航行方面的应用有很大的局限性。

自动识别系统(Automatic Identification System，简称AIS)是近年来由几个国际组织，特别是国际海事组织(IMO)、国际航标协会(IALA)、国际电信联盟共同研究的成果，船舶安装了AIS设备以后，AIS向外广播的船舶航行的动态(船舶位置、航行速度等)和静态信息(船舶名称、呼号、IMO号、船长、吃水信息等)，同时接收和处理其他船只的静态、动态信息，利用本船的动态数据，再结合AIS接收机接收到的其他船只的动态信息，计算本船和目标船之间的相对航向、相对航速等数据。进而计算最近会遇时间(TCPA)、最近会遇点(CPA)等重要的避碰参数。

当前，国内外不少航海界专家学者在船舶智能避碰及在避碰领域引入AIS系统等方面已经有了一定的研究，其主要采取的报警措施是：设定一个固定的警戒距离范围，当有船只进入警戒距离范围内时，对本船只进行告警提示。由于其设定的警戒范围固定，不具备灵活性，也没有将危险级别分类，告警方式也只是通知本船有危险目标，并未将危险信息发送到危险目标，安全程度不高。因此，传统技术中在应用自动识别系统进行区域报警方面还存在着一定的缺陷。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提出一种船载自动识别系统警戒区域报警的方法，解决传统技术中的自动识别系统报警方式不具备灵活性、安全程度不高的问题。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种船载自动识别系统警戒区域报警的方法，包括以下步骤：

a.定义本船与其它船只之间的最小安全会遇距离MinDCPA，以本船当前位置为中心点，以MinDCPA为半径划分圆形警戒区域；

b.根据本船的当前船速V0和最小安全会遇距离MinDCPA，计算最小安全会遇时间MinTCPA；

c.判断是否有其它船只进入警戒区域，如果有，则读取该目标船的相应动态参数，预测该目标船的航行轨迹，并判断该航行轨迹是否与本船只的航行轨迹相交，如果相交，则执行步骤d，否则返回步骤c；

d.计算出两船最近会遇点CPA，最近会遇时间TCPA；

e.根据最近会遇时间TCPA和最小安全会遇时间MinTCPA划分目标船的危险等级；

f.按照危险等级由高至低的顺序对本船发出告警提示；

g.按照危险等级由高至低的顺序对目标船发出告警提示。

步骤a中，根据本船的当前船速V0和航向定义最小安全会遇距离MinDCPA：若V0＜14节，且航向不变时，MinDCPA＝2.5海里；若V0＜14节，且航向变化时，MinDCPA＝3海里；若14节≤V0≤23节，且航向不变时，MinDCPA＝3.5海里；若14节≤V0≤23节，且航向变化时，MinDCPA＝4海里；若V0＞23节时，MinDCPA＝4海里。

步骤c中，所述该目标船的相应动态参数包括：经纬度、航速、航向。

步骤d中，计算两船最近会遇点CPA，最近会遇时间TCPA的方法是：

假设本船和目标船当前的地理坐标分别为(X₀，Y₀)，和(X_T，Y_T)；

d1.首先得出本船和目标船在X、Y方向上的速度矢量，即：本船的速度矢量为：

目标船的速度矢量为：

其中，V_X0为本船在X方向上的速度矢量，V_Y0为本船在Y方向上的速度矢量，V_XT为目标船在X方向上的速度矢量，V_YT为目标船在Y方向上的速度矢量，

位本船当前航向与Y方向的夹角，

为目标船当前航向与Y方向的夹角；

d2.计算本船和目标船相对运行速度矢量：即相对速度矢量：

V_XR为本船和目标船在X方向上的相对速度矢量，V_YR为本船和目标船在Y方向上的相对速度矢量；相对速度大小：相对速度航向为：

其中

目标船方位：

d3.计算两船最近会遇距离：

其中，R_s为两船之间的直线距离；

d4.计算两船最近会遇时间：

步骤e中，划分目标船危险等级的方法是：若TCPA≤MinTCPA，则将目标船的危险等级设置为最高，若TCPA＞MinTCPA，则将目标船的危险等级设置为次高。

步骤f中，按照危险等级由高至低的顺序对本船发出告警提示的方法是：优先显示当前危险等级最高的目标船的船名、呼号、籍贯信息，并通过声、光、电方式发出碰撞危险警告。

步骤g中，按照危险等级由高至低的顺序对目标船发出告警提示的方法是：优先向危险等级最高的目标船发送AIS短信报文，发送频率为30次/分钟，然后向危险等级次高的目标船发送AIS短信报文，发送频率为10次/分钟。

步骤g中，AIS短信报文的发送方式为广播方式或点对点方式。

步骤g中，根据目标船的籍贯对AIS短信报文选择中文或英文编辑。

本发明的有益效果是：能根据本船速度灵活调整警戒区域，并将危险级别分类，同时将危险信息根据危险级别的不同按照先紧急的原则发送报警消息，且报警消息可以根据船舶籍贯的不同灵活的选择以中文或英文的方式发送报警内容。这样既能高效的发现潜在的危险目标，又能及时地提醒本船和对方船只进行避让，辅助船舶驾驶员安全驾驶，提高了船只航行的安全性。

附图说明

图1为本发明的方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的描述。

本发明针对传统技术中的自动识别系统报警方式不具备灵活性。安全程度不高的问题，提出一种船载自动识别系统警戒区域报警的方法，其根据本船的船速灵活调整警戒区域，并将危险级别分类，同时将危险信息根据危险级别的不同按照先紧急的原则发送报警消息，且报警消息可以根据船舶籍贯的不同灵活的选择以中文或英文的方式发送报警内容。这样既能高效的发现潜在的危险目标，又能及时地提醒本船和对方船只进行避让，辅助船舶驾驶员安全驾驶，提高了船只航行的安全性。

如图1所示，本发明中的船载自动识别系统警戒区域报警的方法，采取以下措施完成：

1.根据本船当前船速划分警戒区域：根据《国际海上避碰规则》规定，一般最小安全会遇距离MinDCPA取2海里以上，具体的数值根据本船的操纵性能等因素确定，AIS系统首先读取本船动态参数(包括当前位置、当前速度、航向等信息)和静态参数(包括船只籍贯、船长等信息)，在本发明中，根据本船当前船速V0和航向动态定义最小安全会遇距离MinDCPA：当V0小于14节时，MinDCPA取2.5海里；当V0小于14节但航向有变化时，MinDCPA取3海里；当V0为14-23节，航向不变时，MinDCPA取3.5海里；当V0大于23节或V0为14-23节，但航向有变化时，MinDCPA取4海里。以本船当前位置为中心，警戒区域半径RA等于最小安全会遇距离MinDCPA，划定一个圆形警戒区域。

2.计算最小安全会遇时间MinTCPA：根据本船的当前船速V0和最小安全会遇距离MinDCPA，计算最小安全会遇时间MinTCPA，即MinTCPA＝MinDCPA/V0。

3.判断是否有其它船只进入警戒区域：通过AIS系统接收动态报文信息，判断是否有其他船只进入本船划定的警戒区域，如果有则继续执行步骤4，否则返回本步骤。

4.预测目标船航行轨迹，并判断是否与本船航行轨迹相交：当有其他船只落入警戒区域时(称落入警戒区域的船只为目标船，下同)，读取该目标船的相应动态参数(包括经纬度、航速、航向等信息)，预测该目标船的航行轨迹，并判断该航行轨迹是否与本船只的航行轨迹相交，如果相交则执行步骤5，不相交则返回步骤3继续判断是否有其他船只进入本船的警戒区域。

5.计算两船最近会遇点CPA，最近会遇时间TCPA：计算方法如下：假设本船和目标船当前的地理坐标分别为(X₀，Y₀)，和(X_T，Y_T)；(1)首先得出本船和目标船在X、Y方向上的速度矢量，即：本船的速度矢量为：目标船的速度矢量为：

其中，V_X0为本船在X方向上的速度矢量，V_Y0为本船在Y方向上的速度矢量，V_XT为目标船在X方向上的速度矢量，V_YT为目标船在Y方向上的速度矢量，

位本船当前航向与Y方向的夹角，为目标船当前航向与Y方向的夹角；(2)计算本船和目标船相对运行速度矢量：即相对速度矢量：

V_XR为本船和目标船在X方向上的相对速度矢量，V_YR为本船和目标船在Y方向上的相对速度矢量；相对速度大小：

相对速度航向为：

其中

目标船方位：

(3)计算两船最近会遇距离：

其中，R_s为两船之间的直线距离(4)计算两船最近会遇时间，

若TCPA小于0，则表示目标船已经驶过两船最近会遇点。

6.划分目标船危险等级：若TCPA≤MinTCPA，则定义该目标船为非常危险船只，应立即发出碰撞危险告警，将该目标船的危险等级设置为最高，若TCPA＞MinTCPA，则定义该目标船为危险船但尚不紧迫，应通知其采取避让措施，将该目标船的危险等级设置为次高。

7.对本船发出告警提示：优先显示当前危险等级最高的目标船的船名、呼号、籍贯信息，并通过声、光、电方式发出碰撞危险警告，再显示当前危险等级次高的目标船的船名、呼号、籍贯信息，并通过声、光、电方式发出碰撞危险警告。

8.对目标船发出告警提示：同样是按照目标船的危险级别不同，发送告警提示的优先级也不同，先给危险级别最高的目标船发送AIS短信报文，发送速率为30次/分钟；然后向危险级别次之的目标船发送AIS短信报文，发送速率为10次/分钟。短信报文的内容包括目标船的船名、呼号等静态信息和危险类型，将上述内容按一定的格式编码，通过AIS发送机发送，发送方式可以选择广播式或点对点式。

为了能更快更友好的让目标船能意识到危险，发送的AIS短信报文可以根据目标船的籍贯选择发送中文或英文短信，这样能更有效地提高了船舶航行的安全性。

Claims (10)

1.一种船载自动识别系统警戒区域报警的方法，其特征在于：包括以下步骤：

a.定义本船与其它船只之间的最小安全会遇距离MinDCPA，以本船当前位置为中心点，以MinDCPA为半径划分圆形警戒区域；

b.根据本船的当前船速V0和最小安全会遇距离MinDCPA，计算最小安全会遇时间MinTCPA；

c.判断是否有其它船只进入警戒区域，如果有，则读取该目标船的相应动态参数，预测该目标船的航行轨迹，并判断该航行轨迹是否与本船只的航行轨迹相交，如果相交，则执行步骤d，否则返回步骤c；

d.计算出两船最近会遇点CPA，最近会遇时间TCPA；

e.根据最近会遇时间TCPA和最小安全会遇时间MinTCPA划分目标船的危险等级；

f.按照危险等级由高至低的顺序对本船发出告警提示；

g.按照危险等级由高至低的顺序对目标船发出告警提示。

2.如权利要求1所述的一种船载自动识别系统警戒区域报警的方法，其特征在于：步骤a中，根据本船的当前船速V0和航向定义最小安全会遇距离MinDCPA：若V0＜14节，且航向不变时，MinDCPA＝2.5海里；若V0＜14节，且航向变化时，MinDCPA＝3海里；若14节≤V0≤23节，且航向不变时，MinDCPA＝3.5海里；若14节≤V0≤23节，且航向变化时，MinDCPA＝4海里；若V0＞23节时，MinDCPA＝4海里。

3.如权利要求1或2所述的一种船载自动识别系统警戒区域报警的方法，其特征在于：步骤c中，所述该目标船的相应动态参数包括：经纬度、航速、航向。

4.如权利要求1或2所述的一种船载自动识别系统警戒区域报警的方法，其特征在于：步骤e中，划分目标船危险等级的方法是：若TCPA≤MinTCPA，则将目标船的危险等级设置为最高，若TCPA＞MinTCPA，则将目标船的危险等级设置为次高。

5.如权利要求1或2所述的一种船载自动识别系统警戒区域报警的方法，其特征在于：步骤f中，按照危险等级由高至低的顺序对本船发出告警提示的方法是：优先显示当前危险等级最高的目标船的船名、呼号、籍贯信息，并通过声、光、电方式发出碰撞危险警告。

6.如权利要求1或2所述的一种船载自动识别系统警戒区域报警的方法，其特征在于：步骤d中，计算两船最近会遇点CPA，最近会遇时间TCPA的方法是：

假设本船和目标船当前的地理坐标分别为(X₀，Y₀)，和(X_T，Y_T)；

d1.首先得出本船和目标船在X、Y方向上的速度矢量，即：本船的速度矢量为：

目标船的速度矢量为：

其中，V_X0为本船在X方向上的速度矢量，V_Y0为本船在Y方向上的速度矢量，V_XT为目标船在X方向上的速度矢量，V_YT为目标船在Y方向上的速度矢量，

位本船当前航向与Y方向的夹角，为目标船当前航向与Y方向的夹角；

d2.计算本船和目标船相对运行速度矢量：即相对速度矢量：

V_XR为本船和目标船在X方向上的相对速度矢量，V_YR为本船和目标船在Y方向上的相对速度矢量；相对速度大小：相对速度航向为：

其中

目标船方位：

d3.计算两船最近会遇距离：

其中，R_s为两船之间的直线距离；

d4.计算两船最近会遇时间：

7.如权利要求1或2所述的一种船载自动识别系统警戒区域报警的方法，其特征在于：步骤g中，按照危险等级由高至低的顺序对目标船发出告警提示的方法是：优先向危险等级最高的目标船发送AIS短信报文，发送频率为30次/分钟，然后向危险等级次高的目标船发送AIS短信报文，发送频率为10次/分钟。

8.如权利要求7所述的一种船载自动识别系统警戒区域报警的方法，其特征在于：步骤g中，AIS短信报文的发送方式为广播式。

9.如权利要求7所述的一种船载自动识别系统警戒区域报警的方法，其特征在于：步骤g中，AIS短信报文的发送方式为点对点式。

10.如权利要求7所述的一种船载自动识别系统警戒区域报警的方法，其特征在于：步骤g中，根据目标船的籍贯对AIS短信报文选择中文或英文编辑。

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