CN109683618A - 一种航行信号识别系统及其识别方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种航行信号识别系统及其识别方法，该航行信号识别系统包括安装有可编程控制器模块的自身航行信号识别模块、安装有信号处理服务器的它船航行信号识别模块和安装有上位机软件系统的航行信号显示模块，本发明利用可编程逻辑控制器与信号处理服务器，结合上位机软件系统，进行航行信号的识别与显示。该识别方法是通过可编辑控制器，收集船舶内部航行的信号，利用望远镜结合摄像头，得到本船外围船舶的情况，通过图片分析处理，对外部船只的航行信号进行判断与识别，最后将收集到的本船与外部船只的航行信号送到上位机进行显示，供船员了解本船与周围其它船舶的航行状态，提供船舶安全航行参考建议，提高航行的安全性。

Description

一种航行信号识别系统及其识别方法

技术领域

本发明涉及航行安全领域，具体涉及一种航行信号识别系统及其识别方法。

背景技术

航行信号主要体现的是船舶的航行状态。传统的航行信号识别方法大都是通过船员识别，这种方法由于人员的疲劳等原因，使识别能力有一定的局限性，并且此方法无法应用于日益发展起来的无人船。因此，急需设计一种航行信号识别方法来解决这些问题，突破传统方法的不足。

发明内容

为了克服现有技术的缺点与不足，本发明提供一种航行信号识别系统及其识别方法。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种航行信号识别系统，包括自身航行信号识别模块、它船航行信号识别模块和航行信号显示模块，

所述的自身航行信号识别模块，用于识别并控制自身航行船只在航行过程中的各种航行状态与航行信号，并将自身的航行信号通过以太网传至航行信号显示模块显示；

所述的它船航行信号识别模块，用于采集本船周围船舶的航行信号，并将周围船舶的航行信号通过以太网传至航行信号显示模块显示；

所述的航行信号显示模块，用于收集并显示本船航行状态信号和它船航行信号，分析处理后提供航行控制信号与参数设置；

所述的自身航行信号识别模块包括可编程控制器、电源模块和网关模块，电源模块和网关模块均与可编程控制器模块连接，船舶上的自身航行信号通过网关模块进行转换或者直接传至可编程控制器，可编程控制器数据处理后传至航行信号显示模块进行显示；

所述的它船航行信号识别模块包括图像采集单元、驱动单元、电源模块、网关模块和信号处理服务器，所述图像采集单元和驱动单元通过网关模块与信号处理服务器连接，电源模块和网关模块与信号处理服务器连接，驱动单元用于带动图像采集单元转动，图像采集单元采集周围船舶的航行信号数据，通过网关模块将图像数据传到信号处理服务器中；

所述的自身航行信号识别模块、它船航行信号识别模块均通过以太网连接航行信号显示模块。

作为优选的技术方案，所述的自身航行信号识别模块还包括航行信号控制器，航行信号控制器用于采集船舶上的航行信号，航行信号控制器通过RS485转以太网方式直接与可编程控制器连接或者通过网关模块与可编程控制器连接。

作为优选的技术方案，所述的自身航行信号识别模块的可编程控制器采用PLC控制系统。

作为优选的技术方案，所述的它船航行信号识别模块的驱动单元安装有伺服控制系统，控制伺服电机转动，带动图像采集单元转动采集它船的航行信号数据，通过网关模块将图像数据传到信号处理服务器。

作为优选的技术方案，所述的它船航行信号识别模块的图像采集单元采用高清摄像头结合夜视望远镜的方式，并安装在船舶最高处，采集船舶外部环境的图像数据。同时该模块具备自主学习能力，通过已有设置的信号模型，自动识别相近船只的信号模型。

作为优选的技术方案，所述的航行信号显示模块安装有上位机软件系统，所述上位机软件系统用于显示本船与它船的运行状态与信号信息，供用户与系统进行数据交互，包括参数设置、航行信号信息显示。

作为优选的技术方案，所述的信号处理服务器还包括图像处理模块，图像处理模块采用软件算法并结合信号模型数据库，用于对图像采集单元采集的船舶外部环境的图像数据进行处理识别，识别外部船只的运动状态信号，通过以太网传至航行信号显示模块显示。

一种航行信号识别系统的识别方法，步骤如下所述：

采集本船航行信号，自身航行信号识别模块的航行信号控制器通过硬线或者通信方式，从信号设备中采集出航行相关信号，并通过网关模块进行转换或者直接传至可编程控制器，可编程控制器数据根据用户设置的或者定义的信息，与实际接收的信号作出比对，得到船体的航行状态与信号后，经以太网传至航行信号显示模块，显示当前船舶的航行状态与信号；

采集本船周围船舶的航行信号，它船航行信号识别模块根据本船航行信号，控制驱动单元带动图像采集单元转动，图像采集单元拍摄本船航行方向的图像数据；图像数据送到信号处理服务器，利用图像识别方法结合神经网络技术，将图像进行处理与识别，得到外部船只模型数据；然后根据信号模型数据库里由人为输入的航行信号参数数据以及自主学习的数据，识别出外部船只的运动状态信号，通过以太网传至航行信号显示模块，显示船舶周围船只的航信信号；

本船航行信号及周围船舶的航行信号均送至航行信号显示模块显示，

航行信号显示模块显示数据并在界面上提供信号控制按钮，实现对船舶航行的信号控制；通过对话输入框实现对系统的参数设置，并将本船的航行信号以及参数数据下发到它船航行信号识别模块的信号处理服务器。

本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

(1)本发明通过可编程控制器，能够识别本船航行信号，通过信号处理服务器得到它船航行信号，并能综合分析后给出安全的航行建议。

(2)本发明可以识别出海上船舶的航行信号，并具备自主学习能力，减少人为输入参数的工作量，提高航信信号识别率，能够有效减少海上航行的风险。

附图说明

图1为本发明的航行信号识别系统结构图；

图2为本发明的它船航行信号识别流程图；

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，本实例公开了一种航行信号识别系统，包括自身航行信号识别模块、它船航行信号识别模块和航行信号显示模块，

在本实施例中，自身航行信号识别模块通过以太网与航行信号显示模块连接，支持有线以太网通信，用于采集船舶上各处航行信号控制器中的航行信号，包括船舶前行、后退、左转、右转、失控、报警等，通过以太网传至航行信号显示模块显示；

在本实施例中，自身航行信号识别模块包括可编程控制器、电源模块和网关模块，可编程控制器选择PLC控制系统，可编程控制器通过RS485转以太网方式与PLC交互航行信号数据，进而分析得出本船航行状态信号。

在本实施例中，它船航行信号识别模块通过以太网与航行信号显示模块连接，支持有线以太网通信，用于采集本船周围船舶的航行信号，包括船舶前行、后退、左转、右转、失控、报警等，并将周围船舶的航行信号通过以太网传至航行信号显示模块显示；

在本实施例中，它船航行信号识别模块包括图像采集单元、驱动单元、电源模块、网关模块和信号处理服务器。图像采集单元选择高清摄像头结合夜视望远镜的方式，并将此单元安装于船舶最高处，通过驱动单元的伺服控制系统，可以得到任意方向的图像数据，使用以太网将图像数据传到信号处理服务器，对图像进行处理与分析后，得出它船的航行信号数据。

在本实施例中，航行信号显示模块，可根据收集的本船航行状态信号与它船航行信号，进行分析与处理，给出安全航行的参考建议，并显示本船与它船的航行信号，同时将本船的航行信号下发到它船航行信号识别模块的信号处理服务器。

如图2所示，在本实施例中，还提供一种航行信号识别系统的识别方法，具体步骤如下所述：

(1)采集本船航行信号，自身航行信号识别模块的航行信号控制器通过硬线或者通信方式，从信号设备中采集出航行相关信号，并通过网关模块进行转换或者直接传至可编程控制器，可编程控制器数据根据用户设置的或者定义的信息，与实际接收的信号作出比对，得到船体的航行状态与信号后，经以太网传至航行信号显示模块，显示当前船舶的航行状态与信号；

(2)采集本船周围船舶的航行信号，它船航行信号识别模块根据本船航行信号，控制驱动单元带动图像采集单元转动，图像采集单元拍摄本船航行方向的图像数据；图像数据送到信号处理服务器，利用传统成熟的图像识别方法结合神经网络技术，将图像进行处理与识别，得到外部船只模型数据；然后根据信号模型数据库里由人为输入的航行信号参数数据以及自主学习的数据，识别出外部船只的运动状态信号，通过以太网传至航行信号显示模块，显示船舶周围船只的航信信号；

(3)本船航行信号及周围船舶的航行信号均送至航行信号显示模块显示，

(4)航行信号显示模块显示数据并在界面上提供信号控制按钮，实现对船舶航行的信号控制；通过对话输入框实现对系统的参数设置，并将本船的航行信号以及参数数据下发到它船航行信号识别模块的信号处理服务器。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种航行信号识别系统，其特征在于，包括自身航行信号识别模块、它船航行信号识别模块和航行信号显示模块，

所述的自身航行信号识别模块，用于识别并控制自身航行船只在航行过程中的各种航行状态与航行信号，并将自身的航行信号通过以太网传至航行信号显示模块显示；

所述的它船航行信号识别模块，用于采集本船周围船舶的航行信号，并将周围船舶的航行信号通过以太网传至航行信号显示模块显示；

所述的航行信号显示模块，用于收集并显示本船航行状态信号和它船航行信号，分析处理后提供航行控制信号与参数设置；

所述的自身航行信号识别模块包括可编程控制器、电源模块和网关模块，电源模块和网关模块均与可编程控制器模块连接，船舶上的自身航行信号通过网关模块进行转换或者直接传至可编程控制器，可编程控制器数据处理后传至航行信号显示模块进行显示；

所述的它船航行信号识别模块包括图像采集单元、驱动单元、电源模块、网关模块和信号处理服务器，所述图像采集单元和驱动单元通过网关模块与信号处理服务器连接，电源模块和网关模块与信号处理服务器连接，驱动单元用于带动图像采集单元转动，图像采集单元采集周围船舶的航行信号数据，通过网关模块将图像数据传到信号处理服务器中；

所述的自身航行信号识别模块、它船航行信号识别模块均通过以太网连接航行信号显示模块。

2.根据权利要求1所述的一种航行信号识别系统，其特征在于，所述的自身航行信号识别模块还包括航行信号控制器，航行信号控制器用于采集船舶上的航行信号，航行信号控制器通过RS485转以太网方式直接与可编程控制器连接或者通过网关模块与可编程控制器连接。

3.根据权利要求1或2所述的一种航行信号识别系统，其特征在于，所述的自身航行信号识别模块的可编程控制器采用PLC控制系统。

4.根据权利要求1所述的一种航行信号识别系统，其特征在于，所述的它船航行信号识别模块的驱动单元安装有伺服控制系统，控制伺服电机转动，带动图像采集单元转动采集它船的航行信号数据，通过网关模块将图像数据传到信号处理服务器。

5.根据权利要求1所述的一种航行信号识别系统，其特征在于，所述的它船航行信号识别模块的图像采集单元采用高清摄像头结合夜视望远镜的方式，并安装在船舶最高处，采集船舶外部环境的图像数据，所述它船航行信号识别模块模块具备自主学习能力，设置有信号模型，用于自动识别相近船只的信号模型。

6.根据权利要求1所述的一种航行信号识别系统，其特征在于，所述的航行信号显示模块安装有上位机软件系统，所述上位机软件系统用于显示本船与它船的运行状态与信号信息，供用户与系统进行数据交互，包括参数设置和航行信号信息显示。

7.根据权利要求1所述的一种航行信号识别系统，其特征在于，所述的信号处理服务器还包括图像处理模块，图像处理模块采用软件算法并结合信号模型数据库，用于对图像采集单元采集的船舶外部环境的图像数据进行处理识别，识别外部船只的运动状态信号，通过以太网传至航行信号显示模块显示。

8.根据权利要求1-7任意一项所述的一种航行信号识别系统的识别方法，其特征在于，步骤如下所述：

采集本船航行信号，自身航行信号识别模块的航行信号控制器从信号设备中采集出航行信号，通过网关模块进行转换或者直接传至可编程控制器，可编程控制器数据根据用户设置的或者定义的信息，与实际接收的信号作出比对，得到船体的航行状态与信号后，经以太网传至航行信号显示模块，显示当前船舶的航行状态与信号；

采集本船周围船舶的航行信号，它船航行信号识别模块根据本船航行信号，控制驱动单元带动图像采集单元转动，图像采集单元拍摄本船航行方向的图像数据；图像数据送到信号处理服务器，利用图像识别结合神经网络的方法，将图像进行处理与识别，得到外部船只模型数据；然后根据信号模型数据库里人为输入的航行信号参数数据和自主学习的数据，识别出外部船只的运动状态信号，通过以太网传至航行信号显示模块，显示船舶周围船只的航信信号；

本船航行信号及周围船舶的航行信号均送至航行信号显示模块显示，

航行信号显示模块显示数据并在界面上提供信号控制按钮，实现对船舶航行的信号控制；通过对话输入框实现对系统的参数设置，并将本船的航行信号以及参数数据下发到它船航行信号识别模块的信号处理服务器。