CN106710313A - 基于激光三维成像技术的桥区船舶主动避碰方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于激光三维成像技术的桥区船舶主动避碰方法及系统，该方法包括以下步骤：S1：主动避碰系统判断船舶是否进入识别区；S2：数据采集模块进行数据采集，得到采集数据信息；S3：数据存储模块存储航道基本信息和所述采集数据信息；S4：数据处理终端基于所述航道基本信息和采集数据信息进行通航判断和航迹判断；S5：发布决策信息。本发明能够准确判断内河桥区范围桥墩、航标、周围船与本船的相对位置，利用采集数据信息和电子航道图中的准确桥墩、航标位置信息，通过实现对船舶航行态势的预测，保障船舶在内河桥区的航行安全。

Description

基于激光三维成像技术的桥区船舶主动避碰方法及系统

技术领域

本发明涉及桥区船舶主动避碰技术领域。更具体地，涉及一种基于激光三维成像技术的桥区船舶主动避碰系统及方法。

背景技术

随着我国交通运输事业的迅猛发展，桥梁作为沟通河流两岸之间陆路交通运输的纽带，其建设数量越来越多，密度越来越大。如上世纪九十年代以前长江上不过7座桥梁，到了本世纪仅长江宜宾段至长江口就有60多座已建或在建的长江大桥。这些桥梁的建成和投产，一方面为陆路交通运输提供了巨大的便利，方便了民众生活并促进了区域经济发展；另一方面由于桥梁对通航环境的限制，其逐渐成为内河航运的通航瓶颈。桥区水域一旦发生船桥碰撞，不但会给桥梁造成损失，同时也会切断路面交通和水面交通，桥区水域船舶之间碰撞事故造成航道拥堵。目前，关于桥区船舶的防碰撞主要存在以下问题：

首先，现阶段，桥梁管理方针对桥墩防碰撞，都是采用各种被动的避碰措施。如在桥墩外围安装防撞护栏之类。虽然采取了各种被动的避碰措施，但只能尽量减少船舶在碰撞桥墩即已经造成船撞桥事实后所造成的损失，不能从根本上避免或减少船舶碰撞桥墩的次数，也无法预知船舶碰撞桥墩的后果。

其次，内河船舶驾驶台都安装了雷达、测深仪、船舶自动识别系统(AIS,AutomaticIdentification System)等助导航设备。驾驶员可以通过这些助导航设备了解船舶周围的通航环境信息，包括雷达扫测到的船舶附近目标物相对方位信息，测深仪得到的船舶航行水深信息及AIS得到的附近船舶基本航行信息。但是，这些助导航设备都只能为驾驶员提供船舶周围的环境信息，无法帮助驾驶员对船舶周围的航行态势进行判断。虽然各种水利工程的修建、航道的治理，航行条件有了大幅度改善，但经济的发展也带来了交通流的更加密集，同时桥区作为重点监管的航道，船舶行为更加受到限制。

最后，桥梁对地方经济发展作用巨大，同时随着内河航运业的快速发展，船舶交通流密度变大，桥区水域的安全变得异常敏感与重要。桥区水域一旦发生船舶交通事故，若发生船船碰撞、或搁浅，则可能导致航道拥堵；若船舶碰撞航标，航标丢失后会让后船无法判断桥区航路进而导致事故；若船舶碰撞桥墩，在给桥墩造成无法补救的伤害，减少桥梁使用寿命的同时，也更加容易造成船舶拥堵。因内河桥区水域交通安全的重要性，海事管理部门的监管任务十分繁重。通常海事管理部门通过船舶交通管理系统(VTS,Vessel TrafficSystem)或雷达得到监管水面的船舶交通流信息，并且根据这些交通信息对船舶航行进行管理，工作紧张且枯燥，一旦松懈则可能发生水上交通事故。

现有的船舶避碰系统主要包括以下几类：

1、自动雷达标绘仪(ARPA,Automatic Radar Plotting Aid)能人工或自动捕捉雷达扫测目标并自动跟踪目标，同时以矢量形式在雷达屏幕上显示跟踪目标的航向和航速。同时，当计算出目标的最近会遇距离和到达最近会遇距离的时间小于所设定的允许界限时，会自动以报警以提醒驾驶员采取避让措施。但是在内河桥区水域，由于桥梁对雷达信号的遮蔽作用，雷达扫测信号失真现象严重，对于桥墩位置以及桥梁后方的目标无法达到扫测效果，尤其是在雨雪天气，雷达扫测效果更差。

2、AIS避碰仪在普通AIS的基础上加入了避碰模块。其避碰原理与自动雷达标绘仪基本一样，通过接受周围船舶的AIS信息，计算最近会遇距离和到达最近会遇距离的时间，当小于所设定的界限时利用报警以提醒驾驶员采取避让措施。但是AIS中采用GPS定位模块，本身存在定位误差，同时AIS信号不稳容易丢失。

可见，要实现内河桥区船舶的主动导航，现有内河船舶助导航设备主要存在以下问题：1)、无法准确判断内河桥区范围桥墩、航标、周围船与本船的相对位置；2)、仅通过简单的最近会遇距离和到达最近会遇距离计算，没有针对船舶的运动趋势，对航行的安全态势进行预判断；3)、没有一种可对驾驶员主动实现避让方法提醒的船载设备。

因此，需要提供为保障桥梁、桥区船舶航行安全，需要设计一种供船舶驾驶员在内河桥区航行时使用的主动避碰系统及方法，从船舶安全航行的角度主动避让桥墩，减少船撞桥概率，保障桥梁安全；协助驾驶员判断船舶航行的安全态势，对本船可能发生的事故进行判别后给出建议，帮助驾驶员在内河桥区的安全航行；减轻海事管理部门的工作负担，提高监管效率。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种基于激光三维成像技术的桥区船舶主动避碰方法。

本发明的另一个目的在于提供一种基于激光三维成像技术的桥区船舶主动避碰系统。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种基于激光三维成像技术的桥区船舶主动避碰方法，优选地，该方法包括以下步骤：

S1：主动避碰系统判断船舶是否进入识别区；

S2：数据采集模块进行数据采集，得到采集数据信息；

S3：数据存储模块存储航道基本信息和采集数据信息；

S4：数据处理终端基于航道基本信息和采集数据信息进行通航判断和航迹判断；

S5：发布决策信息。

优选地，主动避碰系统包括数据采集模块、数据存储模块、数据处理终端和数据传输模块。

优选地，主动避碰系统通过接收船舶AIS系统发送的定位信号判断船舶是否进入了识别区域。

进一步优选地，数据采集模块包括激光三维扫描仪、船舶姿态测量仪、水文传感器和气象传感器，数据信息包括目标船舶的原始数据、船舶姿态信息、水文信息和气象信息，其中，激光三维扫描仪用于采集目标船舶的原始数据；船舶姿态测量仪用于采集船舶姿态信息，船舶姿态信息包括垂荡、纵倾和横倾；水文传感器用于采集水文信息，水文信息包括水流流向、水流流速和水位；气象传感器用于采集气象信息，气象信息包括风速和风向。

优选地，航道基本信息包括航道水深、航宽、曲率半径、桥墩位置和航标位置。

优选地，步骤S4具体包括以下步骤：

S401：目标船舶识别和特征提取，具体的

S4011：激光三维扫描仪获得探测目标与扫描仪间的距离d、水平面夹角α和垂直面夹角δ；

S4012：进行坐标变换，将极坐标变换为空间三维坐标；

S4013：去除水位线环境噪声；

S4014：进行船舶的目标识别并通过对船舶的轮廓特征进行提取得到船舶的长、宽和船舶最高点高度；

S402：判断净空宽度和净空高度是否满足要求，具体的

S4021：计算目标船舶的航迹带宽度：

A₁＝n(L₁ sinγ₁+B₁)

其中A₁是目标船舶实时航迹带宽度；n为船舶漂移倍数；L₁是目标船舶宽度；γ₁是实时的风、流压偏角，γ₁是由风向和水流向共同组成的参数，B₁是目标船舶的宽度；

S4022：计算出目标船舶实际的净空宽度B_m1：

W_m1＝A+2C₁

Bm₁＝K×W_m1

其中W_m1是目标船舶所需要的有效航道宽度；C₁是目标船舶航迹带宽度与航道有效宽度边缘间的富裕宽度，K是扩大系数，由船舶的类型决定，Bm₁为保证目标船舶安全过桥的净空宽度；

S4023：将净空宽度Bm₁与大桥桥孔本身的净空宽度Bm进行比较，满足Bm_1≤Bm时，目标船舶与桥墩保持安全距离，净空宽度满足要求；

S4024：计算桥梁通航净空高度富裕量H_e并依据规定判断是否满足要求：

H_e＝H_q-H_b

其中，H_e是桥梁通航净空高度富裕量，H_q是桥孔高度，H_b是船舶水线以上至船上最高点的高度，H_b＝H_船+H_垂荡+H_纵摇，其中H_船是船舶水线以上的高度，H_垂荡是船舶因垂荡而高出水平面的距离，H_纵摇是船舶因为纵摇而高出水平面的距离；

S4025：净空宽度和净空高度同时满足要求时，判断为满足通航条件；

S403：判断目标船舶航迹，数据处理终端利用船舶的位置信息、桥墩的位置信息、航道信息和水文信息对船舶航迹进行分析，判断目标船舶的航线是否正确。

优选地，数据处理终端计算本船与目标物的最近会遇距离及最近会遇时间，根据本船与目标物的最近会遇距离及最近会遇时间做出碰撞事故预警与主动避碰建议。

优选地，利用AIS系统向目标船舶发送信息：

若满足通航条件，则通知目标船舶通航；

若不满足通航条件，则通知目标船舶不通航并告知原因。

一种基于激光三维成像技术的桥区船舶主动避碰系统，该系统包括数据采集模块、数据存储模块、数据处理终端和数据传输模块，其中

数据采集模块，包括激光三维扫描仪、船舶姿态测量仪、水文传感器和气象传感器，激光三维扫描仪设置于桥孔中央桥面上，用于采集目标船舶的原始数据；船舶姿态测量仪设置于船舶上，用于采集船舶姿态信息，船舶姿态信息包括垂荡、纵倾和横倾；水文传感器设置于航道桥孔处，用于采集水文信息，水文信息包括水流流向、水流流速和水位；气象传感器设置于船舶上，用于采集气象信息，气象信息包括风速和风向；

数据储存模块，用于储存航道基本信息和采集数据信息；

数据处理终端，用于基于航道基本信息和采集数据信息进行通航判断和航迹判断；

数据传输模块，包括岸基信息发送模块、岸基信息接收模块、船载信息发送模块和船载信息接收模块，其中，岸基信息发送模块用于发送数据处理终端做出的判断结果；岸基信息接收模块利用有线和/或无线的传输方式接收数据采集模块的信息；船载信息发送模块用于发送船舶姿态和气象信息；船载信息接收模块用于接收数据处理终端做出的判断结果；

数据采集模块将采集数据信息存储于数据存储模块；数据处理终端数据存储模块中的航道信息和采集数据信息进行通航判断和航迹判断并通过数据传输模块发布决策信息。

本发明的有益效果如下：

1、本发明的基于激光三维成像技术的桥区主动避碰方法及系统，扫测效果好，定位误差小，能够准确判断内河桥区范围桥墩、航标、周围船与本船的相对位置，结合信号接收设备接收外界水文气象信息、周围船舶信息，同时采集本船信息，并利用本船位置信息获取最新电子航道图中的准确桥墩、航标位置信息，通过实现对船舶航行态势的预测，解决现有船舶助导航设备无法准确得到避碰目标物位置、无法更加准确的对最近会遇距离和到达最近会遇距离进行预判的缺陷，保障船舶在内河桥区的航行安全。

2、本发明的基于激光三维成像技术的桥区主动避碰方法及系统，通过置信参数叠加的方式获得船舶航迹预测位置，能够获得更为准确的船舶航迹，为船舶的预警和主动避碰建议提供了可靠的数据支持。

3、通过采用本发明的最近会遇距离计算方法，先找出大致的时间点和位置，再通过同步处理找出较为准确的时间点和位置，最终得到精确的最近会遇距离和时间；通过此方式能够缩短计算时间，提升计算速度，从而最大限度的保证了实时性，为船舶的预警和主动避碰建议提醒提供了时间上的保障。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

图1示出基于激光三维成像技术的桥区船舶主动避碰系统结构图。

图2示出基于激光三维成像技术的桥区船舶主动避碰系统安装示意图。

图3示出基于激光三维成像技术的桥区船舶主动避碰系统探测距离示意图。

图4示出基于激光三维成像技术的桥区船舶主动避碰方法示意图。

图中：1、激光三维扫描仪；2、水文信息传感器；3、目标船舶；4、数据库；5、数据处理终端；6、通讯基站；7、桥墩；8、桥面

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。

图1为基于激光三维成像技术的桥区船舶主动避碰系统结构图。系统包括：数据采集模块、数据存储模块、数据处理终端和数据传输模块。

数据采集模块包括安装在桥孔中央桥面上的激光三维扫描仪、搭载在船舶上的船舶姿态仪和气象传感器、设置在桥孔附近航道的水文传感器。用于采集船舶信息、水文信息、气象信息。船舶信息包括船舶姿态信息和船舶特征信息，船舶姿态信息由船舶姿态仪采集，船舶特征信息由激光三维扫描仪采集；水文信息包括水位、水流速、水流向，由水文传感器采集；气象信息包括风速、风向，由气象传感器采集。水文信息和船舶特征信息通过有线传输的方式传输至数据储存模块，船舶姿态和气象信息由无线传输的方式传输至数据储存模块。

数据储存模块是设立在岸上的数据库，用于储存数据采集模块采集的动态信息，此外该模块还储存了航道基本信息。航道基本信息包括航道水深、航宽、曲率半径、桥墩位置与航标位置；数据库中的信息将被用于数据处理终端对目标船舶的通航分析中。

数据处理终端用于实现以下三个功能：1、目标船舶识别和特征提取；2、净空高度、宽度判断；3、目标船舶航迹判断。目标船舶识别和特征提取模块用于从三维扫描仪得到的原始信息进行目标船舶识别并提取出船舶的特征信息和船舶相对大桥的位置。船舶特征信息包括船长、船宽、船舶最高点到水位线的高度。净空高度、宽度模块利用数据采集模块和特征提取模块提供的船舶特征信息，船舶姿态信息和水文信息判断目标船舶是否满足桥孔的净空高度和宽度要求。航迹预测模块利用船舶位置信息，桥墩位置信息和水文信息来综合判断目标船舶的当前航向是否正确。

数据传输模块分为发送和接收两个部分。岸基信息接收模块利用有线和无线的传输方式接收数据采集模块的信息。岸基信息发送模块用于发送数据处理终端做出的判断结果。船载信息发送模块用于发送船舶姿态和气象信息，船载信息接收模块用于接收数据处理终端做出的判断结果。

本发明中主动避碰系统所需的传感器和存储计算设备布置见图2。

激光三维扫描仪1安装在通航桥孔的正中央桥面上。水文信息传感器安装2在桥墩附近，以确保准确测量桥孔附近的水文信息。气象传感器和船舶姿态测量仪搭载在目标船舶3上。船舶姿态信息和气象信息通过无线传输方式传输至设立在岸上的数据库4中，水文信息和目标船舶原始数据则通过有线传输的方式传输至数据库4中。数据处理终端5将调用数据库4中的信息对目标船舶能否同过桥孔进行判断，最后的判断结果由通信基站6传输会目标船舶3上。

本避碰系统的探测距离见图3。

由图3可知，激光三维扫描仪1与桥墩存在夹角δ，因为激光三维扫描仪在垂向有一定的观测角度，所以δ∈[δ₁,δ₂]。所以激光三维扫描仪1的探测距离D∈[D₁,D₂]。上述参数可以得到三维激光扫描仪在水平面上探测半径R的范围为：

R＝D cosδ

R∈[D₁ cosδ,D₂ cosδ]

本发明中主动避让方法工作原理：采集水文信息和气象信息、附近船舶和本船的船舶信息，自动在线更新江图信息，并进行数据存储；结合实时的水文信息和气象信息，根据本船与他船的船舶信息，对本船和他船的航迹进行预测，得到每艘船的航迹信息；通过获得的航迹信息，计算本船与目标物的最近会遇距离及最近会遇时间；根据本船与目标物的最近会遇距离及最近会遇时间碰撞事故预警与主动避碰建议。具体地，如图4所示，主动避碰功能实现的步骤如下：

步骤一、判断船舶是否进入识别区

当船舶驶入主动避碰系统的探测区域后，船载AIS系统将位置信息发送至VTS中心，VTS中心的数据处理器判断船舶已驶入主动避碰系统的探测区域后，激活该系统对船舶进行识别。

步骤二、数据采集

船舶只有在满足桥梁净空尺寸是才能安全通过桥孔。桥梁的净空尺寸包括净宽尺寸B_m和净高尺寸H_m，B_m指代表船型安全通过桥孔时所需的最小宽度，H_m指代表船型安全通过桥孔时所需的最小高度。根据《通航海轮桥梁通航标准》规定，桥梁通航净空高度富裕量为：

表1桥梁通航净空高度富裕量规定

H_e＝H_q-H_b

其中H_e是桥梁通航净空高度富裕量，H_q是桥孔高度，H_b是船舶水线以上至船上最高点的高度。H_b＝H_船+H_垂荡+H_纵摇，其中H_船是船舶水线以上的高度，H_垂荡是船舶因垂荡而高出水平面的距离，H_纵摇是船舶因为纵摇而高出水平面的距离。

桥梁通航净空宽度为：

B_m＝K×W

其中B_m是桥梁的净宽尺寸；K是扩大系数；W是航道有效宽度。

航道有效宽度由航迹带宽度和富裕宽度组成，单、双向航道有效宽度和航迹带宽度为：

W₁＝A+2C

W₂＝2A+B+2C

A＝n(L sinγ+B)

其中：W₁为单向航道有效宽度；W₂为双向航道有效宽度；n为船舶漂移倍数，见表2；γ为风、流压偏角，见表2。L为船舶总长；A为航迹带宽度；B为船舶全宽；C为航迹带与航道有效宽度之间的富裕宽度，见表3。

表2满载船舶漂移倍数和风、流压偏角值

表3航迹带宽度与航道有效宽度边缘间的富裕宽度

根据以上分析，为了判断船舶是否能安全通过桥孔，需要采集以下数据，见表4。数据采集模块包括船舶动态信息采集和航道信息采集两部分。动态信息包括船舶信息和水文气象信息。

表4安全通航所需数据

水文信息由水文传感器2采集，气象信息由气象传感器采集3、船舶姿态器由船载船舶姿态测量仪采集。激光三维扫描仪采集船舶特征原始数据，特征提取工作将在VTS中心的数据处理终端上进行。

步骤三、数据存储

水文信息、气象信息、船舶特征原始信息通过有线传输的方式发送至数据库中储存，船舶MMIS、船舶位置和船舶姿态信息通过VHF发送至数据库储存。

步骤四、目标船舶识别和特征提取

数据处理终端对船舶特征原始信息进行加工。因为实际的探测结果是一个以扫描仪为原点的极坐标。只能得到探测目标与扫描仪间的距离d、水平面夹角α和垂直面夹角δ。所以对数据进行投影变换已得到一个空间三维坐标是有必要的。某一被探测点p(d₁,α₁,δ₁)在空间三维坐标系下的坐标p(x,y,z)为：

x＝d₁ sinδ₁ sinα₁

y＝d₁ sinδ₁ cosα₁

z＝d₁ sinδ₁ cosδ₁

进行投影变换后，再去除水位线等环境噪声。数据预处理后，进行船舶的目标识别，并通过对船舶的轮廓特征进行提取得到船舶的长、宽和船舶最高点高度。

步骤五、净空宽度、高度判断

首先计算目标船舶的航迹带宽度：

A₁＝n(L₁ sinγ₁+B₁)

其中A₁是目标船舶实时航迹带宽度；L₁是目标船舶宽度；γ₁是实时的风、流压偏角，γ₁是由风向和水流向共同组成的参数。B₁是目标船舶的宽度。

得到目标船舶的航迹带宽度后，便可计算出目标船舶实际的净空宽度B_m1：

W_m1＝A+2C₁

Bm₁＝K×W_m1

其中W_m1是目标船舶所需要的有效航道宽度；C₁是目标船舶航迹带宽度与航道有效宽度边缘间的富裕宽度，K由船舶的类型决定；Bm₁能保证目标船舶能安全过桥的净空宽度。

得到能保证目标船舶安全过桥的净空宽度Bm₁后，将其与大桥桥孔本身的净空宽度Bm进行比较，只有Bm₁≤Bm时，目标船舶才能与桥墩保持安全距离。

要保证目标船舶与桥孔顶部保持安全距离则要满足下面的公式：

H_e＝H_q-H_b

其中H_e是桥梁通航净空高度富裕量，富裕量取值见表1。H_q是桥孔高度，H_b是船舶水线以上至船上最高点的高度。H_b＝H_船+H_垂荡+H_纵摇，其中H_船是船舶水线以上的高度，H_垂荡是船舶因垂荡而高出水平面的距离，H_纵摇是船舶因为纵摇而高出水平面的距离。

步骤六、航迹判断

数据处理终端利用船舶的位置信息、桥墩的位置信息、航道信息和水文信息对船舶航迹进行分析，判断目标船舶的航线是否正确。通过获得的航迹信息，计算本船与目标物的最近会遇距离及最近会遇时间；根据本船与目标物的最近会遇距离及最近会遇时间碰撞事故预警与主动避碰建议

本发明中，采用长江电子航道图2.0系统。

应注意的是，本发明中数据处理终端计算本船与目标物的最近会遇距离及最近会遇时间，根据本船与目标物的最近会遇距离及最近会遇时间做出碰撞事故预警与主动避碰建议。

步骤七、发布决策信息

根据步骤五和步骤六的判断结果，利用AIS系统向目标船舶发送信息。如果步骤五、六的结果满足通航条件，则通知目标船舶通航。若步骤五、六中一步或两步不满足通航条件，则通知目标船舶不同通航并且告知不能通航的原因。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (9)

1.一种基于激光三维成像技术的桥区船舶主动避碰方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

S1：主动避碰系统判断船舶是否进入识别区；

S2：数据采集模块进行数据采集，得到采集数据信息；

S3：数据存储模块存储航道基本信息和所述采集数据信息；

S4：数据处理终端基于所述航道基本信息和采集数据信息进行通航判断和航迹判断；

S5：发布决策信息。

2.根据权利要求1所述的主动避碰方法，其特征在于，所述主动避碰系统包括数据采集模块、数据存储模块、数据处理终端和数据传输模块。

3.根据权利要求1所述的主动避碰方法，其特征在于，主动避碰系统通过接收船舶AIS系统发送的定位信号判断船舶是否进入了识别区域。

4.根据权利要求2所述的主动避碰方法，其特征在于，所述数据采集模块包括激光三维扫描仪、船舶姿态测量仪、水文传感器和气象传感器，所述数据信息包括目标船舶的原始数据、船舶姿态信息、水文信息和气象信息，其中，激光三维扫描仪用于采集目标船舶的原始数据；船舶姿态测量仪用于采集船舶姿态信息，所述船舶姿态信息包括垂荡、纵倾和横倾；水文传感器用于采集水文信息，所述水文信息包括水流流向、水流流速和水位；气象传感器用于采集气象信息，所述气象信息包括风速和风向。

5.根据权利要求1所述的主动避碰方法，其特征在于，所述航道基本信息包括航道水深、航宽、曲率半径、桥墩位置和航标位置。

6.根据权利要求4所述的主动避碰方法，其特征在于，所述步骤S4具体包括以下步骤：

S401：目标船舶识别和特征提取，具体的

S4011：激光三维扫描仪获得探测目标与扫描仪间的距离d、水平面夹角α和垂直面夹角δ；

S4012：进行坐标变换，将极坐标变换为空间三维坐标；

S4013：去除水位线环境噪声；

S4014：进行船舶的目标识别并通过对船舶的轮廓特征进行提取得到船舶的长、宽和船舶最高点高度；

S402：判断净空宽度和净空高度是否满足要求，具体的

S4021：计算目标船舶的航迹带宽度：

A₁＝n(L₁sinγ₁+B₁)

其中A₁是目标船舶实时航迹带宽度；n为船舶漂移倍数；L₁是目标船舶宽度；γ₁是实时的风、流压偏角，γ₁是由风向和水流向共同组成的参数，B₁是目标船舶的宽度；

S4022：计算出目标船舶实际的净空宽度B_m1：

W_m1＝A+2C₁

Bm₁＝K×W_m1

其中W_m1是目标船舶所需要的有效航道宽度；C₁是目标船舶航迹带宽度与航道有效宽度边缘间的富裕宽度，K是扩大系数，由船舶的类型决定，Bm₁为保证目标船舶安全过桥的净空宽度；

S4023：将净空宽度Bm₁与大桥桥孔本身的净空宽度Bm进行比较，满足Bm_1≤Bm时，目标船舶与桥墩保持安全距离，净空宽度满足要求；

S4024：计算桥梁通航净空高度富裕量H_e并依据规定判断是否满足要求：

H_e＝H_q-H_b

其中，H_e是桥梁通航净空高度富裕量，H_q是桥孔高度，H_b是船舶水线以上至船上最高点的高度，H_b＝H_船+H_垂荡+H_纵摇，其中H_船是船舶水线以上的高度，H_垂荡是船舶因垂荡而高出水平面的距离，H_纵摇是船舶因为纵摇而高出水平面的距离；

S4025：净空宽度和净空高度同时满足要求时，判断为满足通航条件；

S403：判断目标船舶航迹，数据处理终端利用船舶的位置信息、桥墩的位置信息、航道信息和水文信息对船舶航迹进行分析，判断目标船舶的航线是否正确。

7.根据权利要求1所述的主动避碰方法，其特征在于，所述数据处理终端计算本船与目标物的最近会遇距离及最近会遇时间，根据本船与目标物的最近会遇距离及最近会遇时间做出碰撞事故预警与主动避碰建议。

8.根据权利要求1所述的主动避碰方法，其特征在于，利用AIS系统向目标船舶发送信息：

若满足通航条件，则通知目标船舶通航；

若不满足通航条件，则通知目标船舶不通航并告知原因。

9.一种基于激光三维成像技术的桥区船舶主动避碰系统，其特征在于，该系统包括数据采集模块、数据存储模块、数据处理终端和数据传输模块，其中

数据采集模块，包括激光三维扫描仪、船舶姿态测量仪、水文传感器和气象传感器，激光三维扫描仪设置于桥孔中央桥面上，用于采集目标船舶的原始数据；船舶姿态测量仪设置于船舶上，用于采集船舶姿态信息，所述船舶姿态信息包括垂荡、纵倾和横倾；水文传感器设置于航道桥孔处，用于采集水文信息，所述水文信息包括水流流向、水流流速和水位；气象传感器设置于船舶上，用于采集气象信息，所述气象信息包括风速和风向；

数据储存模块，用于储存航道基本信息和采集数据信息；

数据处理终端，用于基于所述航道基本信息和采集数据信息进行通航判断和航迹判断；

数据传输模块，包括岸基信息发送模块、岸基信息接收模块、船载信息发送模块和船载信息接收模块，其中，岸基信息发送模块用于发送数据处理终端做出的判断结果；岸基信息接收模块利用有线和/或无线的传输方式接收数据采集模块的信息；船载信息发送模块用于发送船舶姿态和气象信息；船载信息接收模块用于接收数据处理终端做出的判断结果；

数据采集模块将采集数据信息存储于数据存储模块；数据处理终端数据存储模块中的航道信息和采集数据信息进行通航判断和航迹判断并通过数据传输模块发布决策信息。