CN102967310A - 基于电子海图的航路监控方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于电子海图的航路监控方法，包括步骤：1、建立计划航线；2、构建航线检查缓冲区；3、检查航线检查缓冲区内是否存在影响航行安全的潜在因素并标记；4、遍历所有航路段，标记所有危险航路段；5、根据航线检查结果修改计划航线，将计划航线存储至航线库中；6、以计划航线作为主航线进行动态航线监控，在航行过程中构建动态航行监控缓冲区；7、检查航行监控缓冲区内是否存在影响航行安全的潜在因素；8、判断当前航路段、预计到达的下一航路点，当航行至与下一航路点相距某一预设距离时发出警告信息。本发明以电子海图为基础，分别以静态和动态方法自动分析沿计划航线航行过程中的潜在危险因素，有助于保障船舶的航行安全。
Description
技术领域
本发明属于航海导航领域，尤其是一种基于电子海图的航路监控方法。
背景技术
在船舶航海过程中，存在如下一些影响航行安全的危险因素：搁浅危险区域、穿越安全等深线、穿越限制区域、穿越危险区域、穿越航海人员自定义的禁止航行区域、靠近危险物标、船舶高度超过物标限高等，因此，如何保证船舶的航海安全是目前迫切需要解决的问题。虽然，在现有船舶上普遍安装有定位、罗经、测深、雷达等设备，但是这些设备均独立工作，并没有充分利用电子航海图（ENC）等与航海有关的信息电子海图信息与显示系统（ElectronicChart Display and Information System），其航海安全主要靠经验来保证，船舶航海时存在极大的安全隐患。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于电子海图的航路监控方法，其通过现有的硬件设备并结合电子海图分别以静态和动态方法自动分析沿计划航线航行过程中的潜在危险因素，解决了船舶航海的安全问题。
本发明解决现有的技术问题是采取以下技术方案实现的：
一种基于电子海图的航路监控方法，包括以下步骤：
步骤1：通过编辑各航路点的地理坐标、设置各个航路点转弯半径和每个航段的计划航速建立计划航线：
步骤2：以航路点划分各航路段，根据设置的警戒区范围为每个航路段构建航线检查缓冲区；
步骤3：利用电子海图数据检查航线检查缓冲区内是否存在影响航行安全的潜在因素，如果存在危险因素则记录此航路段的起始航路点和终点航路点；
步骤4：重复执行步骤3，遍历所有航路段，标记所有危险航路段，并在电子海图上标记危险因素；
步骤5：根据航线检查结果修改计划航线，重复执行步骤3至步骤5直至此计划航线的每个航路段均无危险因素，将计划航线存储至航线库中；
步骤6：在航行过程中，选取航线库中的计划航线作为主航线进行动态航线监控，实时更新船舶地理位置、航向信息，根据船舶中心地理位置、航向、警戒区范围和预设的速度矢量线时间长度构建动态航行监控缓冲区；
步骤7：利用电子海图数据检查此航行监控缓冲区内是否存在影响航行安全的潜在因素，同时检查是否偏离预计航线和预设的航向，如果存在危险因素或偏航距、偏航向数据超过预设值则向航海者发出警报信息，并在电子海图上标记危险因素；
步骤8：在航行过程中，根据船舶地理实时位置和计划航线判断当前航路段、预计到达的下一航路点，计算到达下一航路点的时间，并当航行至与下一航路点相距某一预设距离时发出警告信息。
而且，步骤3和步骤7所述影响航行安全的潜在因素包括：搁浅危险区域、穿越安全等深线、穿越限制区域、穿越危险区域、穿越航海人员自定义的禁止航行区域、靠近危险物标、船舶高度超过物标限高。
而且，所述自定义的禁止航行区域为航海者自行定义的经纬度坐标的多边形区域。
而且，所述船舶中心位置的获取方法为：建立投影坐标系并将船舶GPS位置转换为坐标系下的坐标值；根据GPS天线安装位置与船舶中心基准点位置的距离和方位，计算船舶中心基准点的坐标；通过投影反变换将船舶中心位置的投影坐标转换为地理坐标。
本发明的优点和积极效果是：
本发明以电子海图信息为基础，分别以静态和动态方法自动分析沿计划航线航行过程中的潜在危险因素，监控船舶沿计划航线航行的态势信息，有助于保障船舶的航行安全。
附图说明
图1是本发明的航行监控总体流程图；
图2是本发明的航线监控总体流程图；
图3是本发明的航线检查效果图1；
图4是本发明的航线检查效果图2；
图5是本发明的航行监控效果图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明实施例做进一步详述。
一种基于电子海图的航路监控方法，如图1及图2所示，包括以下步骤：
步骤1：建立计划航线：编辑各航路点的地理坐标，设置各个航路点转弯半径和每个航段的计划航速。
在本实施例中建立计划航线Route1：航路点1（38°57.237’N，117°53.631’E）、航路点2（38°57.145’N，117°54.003’E）、航路点3（38°57.049’N，117°54.187’E）、航路点4（38°56.961’N，117°54.294’E）、航路点5（38°56.806’N，117°54.339’E）、航路点6（38°56.694’N，117°54.430’E）、航路点7（38°56.673’N，117°54.608’E），转弯半径均为0.1nmile，计划航速均为15kn。
步骤2：以航路点划分各航路段，根据设置的警戒区范围为每个航路段构建航线检查缓冲区。在本实施例中警戒区范围为100m。
步骤3：利用电子海图数据检查航线检查缓冲区内是否存在影响航行安全的潜在因素，如果存在危险因素则记录此航路段的起始航路点和终点航路点。
上述影响航行安全的潜在因素包括：搁浅危险区域、穿越安全等深线、穿越限制区域、穿越危险区域、穿越航海人员自定义的禁止航行区域、靠近危险物标、船舶高度超过物标限高。
步骤4：重复执行步骤3，遍历所有航路段，标记所有危险航路段，并在电子海图上标记所有危险因素。
经过以上处理后，该计划航线的检查效果如图3所示。
步骤5：根据航线检查结果修改计划航线，重复执行步骤3至步骤5直至此计划航线的每个航路段均无危险因素，将计划航线存储至航线库中。
经过以上处理后，得到的最终的计划航线，该计划航线的检查效果如图4所示。最终的计划航线Route1为：航路点1（38°57.121’N，117°53.633’E）、航路点2（38°57.092’N，117°53.977’E）、航路点3（38°57.049’N，117°54.187’E）、航路点4（38°56.961’N，117°54.294’E）、航路点5（38°56.806’N，117°54.339’E）、航路点6（38°56.694’N，117°54.430’E）、航路点7（38°56.673’N，117°54.608’E），转弯半径均为0.1nmile，计划航速均为15kn，将修改后的计划航线Route1存储至航线库中。
步骤6：在航行过程中，选取航线库中的计划航线作为主航线进行动态航线监控，实时更新船舶地理位置、航向信息的航行态势信息，根据船舶中心地理位置、航向、警戒区范围和预设的速度矢量线时间长度构建动态航行监控缓冲区。在本实施例中警戒区范围为100m，航速矢量线时间长度为1min。
在本步骤中，船舶中心位置的获取方法为：建立投影坐标系并将船舶GPS位置转换为坐标系下的坐标值，例如将船舶GPS位置(如38°59.2801’N,117°42.8741’E)转换为墨卡托投影坐标系下的坐标值；根据GPS天线安装位置与船舶中心基准点位置（CCRP）的距离和方位，计算船舶中心基准点的坐标；通过投影反变换将船舶中心位置的投影坐标转换为地理坐标。
步骤7：利用电子海图数据检查此航行监控缓冲区内是否存在影响航行安全的潜在因素，同时检查是否偏离预计航线和预设的航向，如果存在危险因素或偏航距、偏航迹数据超过预设值则向航海者发出警报信息，并在电子海图上标记危险因素。在本实施例中，偏航距预设值为400m，偏航向预设值为30°。
在本步骤中，所述影响航行安全的潜在因素包括：搁浅危险区域、穿越安全等深线、穿越限制区域、穿越危险区域、穿越航海人员自定义的禁止航行区域、靠近危险物标、船舶高度超过物标限高。
经过以上处理后，动态航行监控的效果如图5所示。
步骤8：在航行过程中，根据船舶地理实时位置和计划航线判断当前航路段、预计到达的下一航路点，计算到达下一航路点的时间，并当航行至与下一航路点相距某一预设距离时发出警告信息。在本示例中相距下一航路点距离预设值为1nmile。
需要强调的是，本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明包括并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。
Claims (4)
1.一种基于电子海图的航路监控方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：通过编辑各航路点的地理坐标、设置各个航路点转弯半径和每个航段的计划航速建立计划航线；
步骤2：以航路点划分各航路段，根据设置的警戒区范围为每个航路段构建航线检查缓冲区；
步骤3：利用电子海图数据检查航线检查缓冲区内是否存在影响航行安全的潜在因素，如果存在危险因素则记录此航路段的起始航路点和终点航路点；
步骤4：重复执行步骤3，遍历所有航路段，标记所有危险航路段，并在电子海图上标记危险因素；
步骤5：根据航线检查结果修改计划航线，重复执行步骤3至步骤5直至此计划航线的每个航路段均无危险因素，将计划航线存储至航线库中；
步骤6：在航行过程中，选取航线库中的计划航线作为主航线进行动态航线监控，实时更新船舶地理位置、航向信息，根据船舶中心地理位置、航向、警戒区范围和预设的速度矢量线时间长度构建动态航行监控缓冲区；
步骤7：利用电子海图数据检查此航行监控缓冲区内是否存在影响航行安全的潜在因素，同时检查是否偏离预计航线和预设的航向，如果存在危险因素或偏航距、偏航向数据超过预设值则向航海者发出警报信息，并在电子海图上标记危险因素；
步骤8：在航行过程中，根据船舶地理实时位置和计划航线判断当前航路段、预计到达的下一航路点，计算到达下一航路点的时间，并当航行至与下一航路点相距某一预设距离时发出警告信息。
2.根据权利要求1所述的基于电子海图的航路监控方法，其特征在于：步骤3和步骤7所述影响航行安全的潜在因素包括：搁浅危险区域、穿越安全等深线、穿越限制区域、穿越危险区域、穿越航海人员自定义的禁止航行区域、靠近危险物标、船舶高度超过物标限高。
3.根据权利要求2所述的基于电子海图的航路监控方法，其特征在于：所述自定义的禁止航行区域为航海者自行定义的经纬度坐标的多边形区域。
4.根据权利要求1所述的基于电子海图的航路监控方法，其特征在于：所述船舶中心位置的获取方法为：建立投影坐标系并将船舶GPS位置转换为坐标系下的坐标值；根据GPS天线安装位置与船舶中心基准点位置的距离和方位，计算船舶中心基准点的坐标；通过投影反变换将船舶中心位置的投影坐标转换为地理坐标。
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