CN109631898A - 对船舶进行导航的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及船舶技术领域，具体涉及一种对船舶进行导航的方法及装置，该船舶与无人机通信连接。该方法包括：控制无人机沿着目标航道飞行，并控制无人机上安装的摄像头沿途采集目标航道的航道图像，进而对多张航道图像进行分析得到目标航道整体图像。进一步地，对目标航道整体图像分析得到每段所述目标航道的航道数据，最后再根据航道数据、预设标准数据确定所述船舶的航行路径。由此可见，本方案通过无人机采集航道图像，进而对多张航道图像分析得到目标航道整体图像，再根据目标航道整体图像分析得到航道数据，一方面可以对航道整体进行全面监控，另一方面可以根据全面的航道数据确定最优的航行路径，提高了精确度。

Description

对船舶进行导航的方法及装置

技术领域

本发明涉及船舶技术领域，具体而言，涉及一种对船舶进行导航的方法及装置。

背景技术

随着船舶全球航行区域的快速扩大，航道开发趋于完备，对安全航道的重视度越来越高，引起业界人士的广泛研究和关注，其安全航行更是航运发展的基础和前提条件。经统计可知，目前针对船舶航行条件测试有经验法和船舶导航系统判断方法：

经验法：通过高薪聘请经验丰富的船长给予过航指导，人为经验判别安全航行路线。这种方法目前主要应用于电子设备不完善的航行段或在特殊情况下的应急处理。

船舶导航系统法：船舶导航系统是用于船舶上，能自动识别安全通行航道的电子设备。船舶导航系统作为整个航行过程中的控制核心，对船舶安全航行起到决定性的作用。目前的船舶导航系统一般都采用信息化的集中管理方式运作，基本实现了整个系统的自动化智能化航行数据处理。根据这些数据处理来判别出最有利的航行方向。经统计现已知船舶导航系统包括基于X波段雷达射频接收机的船舶导航系统、基于横向地球坐标系的适用于高纬度船舶导航、基于云平台的船舶导航集成系统、基于Dijkstra与A*算法实现船舶导航算路、基于物联网的船舶GIS智慧导航系统、基于DGPS_AIS_GPRS的船舶导航与监控系统。

对于经验法，其通过人为主观判断航行方向，人员无法得知准确的航道条件，即把握航道条件的精确度和可靠度不大，有一定的局限性；且人为判断航行需要经验丰富的相关人员(如老船长)，而对现在日益发达的船舶航行行业而言，其相关人员严重不足，满足不了行业需求。

对于船舶导航系统法，现目前的船舶导航方法，主要注重于判断航行方向，对测量准确的航行条件涉及不深，即无法精准判断航道的水流流速、流场分布、河流状态等航道航行条件。当遇到紧急状况，如涨水、土体发生滑坡时，无法及时采取措施，船舶航行方向难以确定，即现有的船舶导航系统安全性、灵敏性、可靠性不够，对整个航道局面的把控性不足。且适用范围较局限，对于复杂隐蔽航道，实用性较低。

因此，提供一种更为精确实用的船舶导航方法是十分必要的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种对船舶进行导航的方法，以实现更为精确地为船舶进行导航。

本发明的另一目的在于提供一种对船舶进行导航的装置，以实现更为精确地为船舶进行导航。

为了实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案如下：

第一方面，本发明实施例提供了一种对船舶进行导航的方法，所述方法应用于船舶，所述船舶与无人机通信连接，所述方法包括：控制所述无人机沿着目标航道飞行，并控制所述无人机上安装的摄像头沿途采集所述目标航道的航道图像；对多张所述航道图像进行分析得到目标航道整体图像；根据所述目标航道整体图像得到每段所述目标航道的航道数据；根据所述航道数据、预设标准数据确定所述船舶的航行路径。

第二方面，本发明实施例还提供了一种对船舶进行导航的装置，所述装置应用于船舶，所述船舶与无人机通信连接，所述装置包括：控制模块，用于控制所述无人机沿着目标航道飞行，并控制所述无人机上安装的摄像头沿途采集所述目标航道的航道图像；分析模块，用于对多张所述航道图像进行分析得到目标航道整体图像；第一确定模块，用于根据所述目标航道整体图像得到每段所述目标航道的航道数据；第二确定模块，用于根据所述航道数据、预设标准数据确定所述船舶的航行路径。

本发明实施例提供的一种对船舶进行导航的方法及装置，该方法及装置应用于船舶，该船舶与无人机通信连接。该方法包括：控制无人机沿着目标航道飞行，并控制无人机上安装的摄像头沿途采集目标航道的航道图像，进而对多张航道图像进行分析得到目标航道整体图像。进一步地，对目标航道整体图像分析得到每段所述目标航道的航道数据，最后再根据航道数据、预设标准数据确定所述船舶的航行路径。由此可见，本方案通过无人机采集航道图像，进而对多张航道图像分析得到目标航道整体图像，再根据目标航道整体图像分析得到航道数据，一方面可以对航道整体进行全面监控，另一方面可以根据全面的航道数据确定最优的航行路径，提高了为船舶导航的精确度。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本发明实施例提供的一种对船舶进行导航的方法的流程示意图。

图2示出了本发明实施例提供的一种对船舶进行导航的装置的功能模块示意图。

图示：100-对船舶进行导航的装置；110-控制模块；120-分析模块；130-第一确定模块；140-第二确定模块；150-比较模块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

目前的船舶导航方法只能大概预测航向，且由于确定航向的条件简单以至于不能精确地为船舶定位航行路径，如目前的船舶导航方法并没有考虑到水流流速、流场分布以及河流状态等航道航行条件。由此，本发明实施例提供一种对船舶进行导航的方法，以通过无人机采集航道图像，基于该航道图像对将通过的航道的状态进行全面分析，以确定出更为精确的行驶路径。该方法应用于船舶，该船舶与无人机通信连接，以及时接收无人机沿着航道飞行过程中采集的航道图像，并对该航道图像进行处理。

请参照图1，是本发明实施例提供的一种对船舶进行导航的方法的流程示意图，该方法包括：

步骤S110，控制所述无人机沿着目标航道飞行，并控制所述无人机上安装的摄像头沿途采集所述目标航道的航道图像。

该目标航道为船舶将要行驶的航道，即是说，在船舶进行行驶前，该船舶将控制无人机事先沿着目标航道飞行，同时控制无人机上安装的摄像头沿途采集目标航道的航道图像。需要说明的是，该无人机上安装的摄像头是自航道正上方垂下向下进行高清拍摄，且该摄像头将在某一航道采集点处高频采集多张航道图像，容易理解的，该目标航道将有多个采集点，进而在无人机沿着目标航道飞行的过程中，该摄像头将采集得到多张航道图像。该摄像头可以是，但不限于，高清摄像仪、普通摄像机等照相设备。

步骤S120，对多张所述航道图像进行分析得到目标航道整体图像。

首先，依次选取无人机上安装的摄像头在每一个航道采集点处采集的多张航道图像中清晰度最高的一张得到航道图像集合。

亦即是说，由于无人机上安装的摄像头在每一个采集点均高频采集了多张航道图像，故在该多张航道图像中选取清晰度最高的一张，进而在每个采集点处均选取一张航道图像以得到航道图像集合。判别清晰度的方式主要为，比较多张航道图像的纹理特征，进而在多张航道图像中选取纹理特征最清楚的一张为清晰度最高的航道图像。

其次，将所述航道图像集合中的航道图像按照时间进行排序得到目标航道整体图像。

亦即是说，该航道图像集合中的每一张航道图像仅为某一处的航道图像，进而将该航道图像集合中的航道图像按照采集时间进行排序得到完整的航道图像，即为目标航道整体图像。

步骤S130，根据所述目标航道整体图像得到每段所述目标航道的航道数据。

具体为，按照预定规则对目标航道整体图像进行分段得到每段所述目标航道的水流速度、流场分布以及河流状态等数据。该预定规则为依据目标航道整体图像的平缓程度进行分段，使得分段后的航道表面近似平面，容易理解的，对目标航道整体图像分段越细，对该段目标航道的航道数据计算越准确。

进而在对目标航道整体图像完成分段后，根据之前在该段目标航道内无人机摄像头高频采集的多张航道图像进行综合分析得到该段目标航道的水流速度、流场分布以及河流状态等数据。进一步地，可分析该段目标航道内多张不同时间点采集的航道图像之间的水流速度变化关系、流场分布变化以及河流状态变化，以分析出当前段的目标航道的水流速度、流场分布以及河流状态，以进一步得到整体目标航道的水流状态、流场分布状态以及河流状态。由此可见，通过对无人机采集的目标航道整体图像进行分析，可全面把控目标航道的各个方面的数据，以在确定船舶航向时提供可靠的参考，不至于由于信息单一，导致船舶航向确定出现错误。

步骤S140，根据所述航道数据、预设标准数据确定所述船舶的航行路径。

具体为，该预设标准数据为规范数据，即不同理想航道数据下船舶应该采取的航行路径，该预设标准数据包括水流流速、流场分布以及河流状态等具体参考数据，以及对应的航行路径。即是说，将对目标航道分析得到的航道数据与预设标准数据进行比较，若该航道数据与预设标准数据的差值在预设范围内，则确定预设标准数据对应的航行路径为该船舶的航行路径。

步骤S150，若所述船舶按照所述航行路径行驶过程中，实时航道数据与所述航道数据的差值大于预设阈值，则选取与所述航道数据差值在预设阈值内的预设航道路径为所述船舶的航行路径。

具体为，若船舶按照航行路径行驶过程中发生紧急情况，此时实时采集得到的实时航道数据与之前对目标航道采集得到的航道数据的差值大于预设阈值，则将重新选取与航道数据差值在预设阈值内的预设航道路径为船舶的航行路径。换句话说，在船舶按照航行路径行驶过程中，还将控制无人机安装的摄像头实时采集船舶前方的航道图像，并实时对该航道图像进行分析得到前方航道的航道数据，如水流流速、流场分布以及河流状态等，以判断前方航道是否出现与之前探索不同的紧急情况。即是说，将实时航道数据与之前对目标航道采集得到的航道数据进行差值计算，若差值大于预设阈值，则前方航道可能出现紧急情况，进而将从多条预设航道路径中重新确定与之前对目标航道采集得到的航道数据差值在预设阈值内的一条作为船舶新的航行路径。

由此可见，本发明实施例提供的一种对船舶进行导航的方法，其通过无人机采集目标航道上航道图像，并基于对图像的分析确定当前航道的水流流速、流场分布以及河流状态等多方面的航道数据，并基于该全面的航道数据确定船舶的航行路径，提高了精确度，保障了驾驶安全。

请参照图2，是本发明实施例提供的一种对船舶进行导航的装置100的功能模块示意图，该装置包括控制模块110、分析模块120、第一确定模块130、第二确定模块140以及比较模块150。

控制模块110，用于控制所述无人机沿着目标航道飞行，并控制所述无人机上安装的摄像头沿途采集所述目标航道的航道图像。

在本发明实施例中，步骤S110可以由控制模块110执行。

分析模块120，用于对多张所述航道图像进行分析得到目标航道整体图像。

在本发明实施例中，步骤S120可以由分析模块120执行。

第一确定模块130，用于根据所述目标航道整体图像得到每段所述目标航道的航道数据。

在本发明实施例中，步骤S130可以由第一确定模块130执行。

第二确定模块140，用于根据所述航道数据、预设标准数据确定所述船舶的航行路径。

在本发明实施例中，步骤S140可以由第二确定模块140执行。

比较模块150，用于若所述船舶按照所述航行路径行驶过程中，实时航道数据与所述航道数据的差值大于预设阈值，则选取与所述航道数据差值在预设阈值内的预设航行路径为所述船舶的航行路径。

在本发明实施例中，步骤S150可以由比较模块150执行。

由于在对船舶进行导航的方法部分已经详细描述，在此不再赘述。

综上所述，本发明实施例提供的一种对船舶进行导航的方法及装置，该方法及装置应用于船舶，该船舶与无人机通信连接。该方法包括：控制无人机沿着目标航道飞行，并控制无人机上安装的摄像头沿途采集目标航道的航道图像，进而对多张航道图像进行分析得到目标航道整体图像。进一步地，对目标航道整体图像分析得到每段所述目标航道的航道数据，最后再根据航道数据、预设标准数据确定所述船舶的航行路径。由此可见，本方案通过无人机采集航道图像，进而对多张航道图像分析得到目标航道整体图像，再根据目标航道整体图像分析得到航道数据，一方面可以对航道整体进行全面监控，另一方面可以根据全面的航道数据确定最优的航行路径，提高了为船舶导航的精确度。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。

所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种对船舶进行导航的方法，所述方法应用于船舶，所述船舶与无人机通信连接，其特征在于，所述方法包括：

控制所述无人机沿着目标航道飞行，并控制所述无人机上安装的摄像头沿途采集所述目标航道的航道图像；

对多张所述航道图像进行分析得到目标航道整体图像；

根据所述目标航道整体图像得到每段所述目标航道的航道数据；

根据所述航道数据、预设标准数据确定所述船舶的航行路径。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对多张所述航道图像进行分析得到目标航道整体图像的步骤包括：

依次选取所述无人机上安装的摄像头在每一处航道中采集的多张航道图像中清晰度最高的一张得到航道图像集合；

将所述航道图像集合中的航道图像按照时间进行排序得到目标航道整体图像。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述目标航道整体图像得到每段所述目标航道的航道数据的步骤包括：

按照预定规则对所述目标航道整体图像进行分段得到每段所述目标航道的水流速度、流场分布以及河流状态。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述航道数据、预设标准数据确定所述船舶的航行路径的步骤包括：、

将所述航道数据与预设标准数据进行比较，若所述航道数据与预设标准数据的差值在预设范围内，则确定所述预设标准数据对应的航行路径为所述船舶的航行路径。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

若所述船舶按照所述航行路径行驶过程中，实时航道数据与所述航道数据的差值大于预设阈值，则选取与所述航道数据差值在预设阈值内的预设航行路径为所述船舶的航行路径。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

控制所述无人机上安装的摄像头在所述船舶按照所述航行路径行驶过程中，实时采集所述船舶前方的航道图像，并分析所述航道图像得到实时航道数据。

7.一种对船舶进行导航的装置，所述装置应用于船舶，所述船舶与无人机通信连接，其特征在于，所述装置包括：

控制模块，用于控制所述无人机沿着目标航道飞行，并控制所述无人机上安装的摄像头沿途采集所述目标航道的航道图像；

分析模块，用于对多张所述航道图像进行分析得到目标航道整体图像；

第一确定模块，用于根据所述目标航道整体图像得到每段所述目标航道的航道数据；

第二确定模块，用于根据所述航道数据、预设标准数据确定所述船舶的航行路径。

8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述第二确定模块具体用于：

将所述航道数据与预设标准数据进行比较，若所述航道数据与预设标准数据的差值在预设范围内，则确定所述预设标准数据对应的航行路径为所述船舶的航行路径。

9.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

比较模块，用于若所述船舶按照所述航行路径行驶过程中，实时航道数据与所述航道数据的差值大于预设阈值，则选取与所述航道数据差值在预设阈值内的预设航行路径为所述船舶的航行路径。

10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述比较模块还用于控制所述无人机上安装的摄像头在所述船舶按照所述航行路径行驶过程中，实时采集所述船舶前方的航道图像，并分析所述航道图像得到实时航道数据。