CN110332941A - 一种基于三维电子航道图的内河路径规划系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于三维电子航道图的内河路径规划系统，包括设置在船舶上的船舶终端系统和设置在云端的数据和软件算法平台，所述船舶终端系统包括人机交互系统和数据传输装置，所述人机交互系统用于给用户提交船舶航行计划和上传航行任务信息，数据传输装置和人机交互系统采用双向数据传输连接。本发明通过已建立的三维电子地形图数据与实时发布的水文信息、气象信息、港口码头信息、航道通航信息和航行规则数据等信息相结合，形成实时的动态二维电子航道图，并根据该实时二维动态电子航道图进行动态的船舶导航和路径规划，有效解决了现有船舶在航行过程中缺乏实时动态电子航道图的问题。

Description

一种基于三维电子航道图的内河路径规划系统

技术领域

本发明涉及内河路径规划技术领域，尤其涉及一种基于三维电子航道图的内河路径规划系统。

背景技术

信息化、智能化水平是衡量交通运输现代化发展水平的重要标志。无人驾驶技术作为交通行业发展的重点方向，其能够有效提供交通系统的运行效率，并且保障人生安全。目前，已经有很多的国内外企业及研究机构开展了无人船舶的相关研究，并且推出了一系列产品，能够在一定程度上实现无人船舶的自主路径规划、自动导航、自动避障等功能。

但是目前对于内河流域船舶的路径规划功能还是一片空白，船舶驾驶还是依靠人工根据河面上的航标信息手动驾驶，人员操作压力大，经验型较强，目前对于船舶驾驶人员的培训还基本上停留在以老带新的方式上。河道管理手段相对也比较落后，航道信息发布还在借助航标艇指示、航道管理部门短信通知、新闻发布等方式传达，科学性和及时性均限制了现代智能航运的发展，因此我们提出了一种基于三维电子航道图的内河路径规划系统。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种基于三维电子航道图的内河路径规划系统。

本发明提出的一种基于三维电子航道图的内河路径规划系统，包括设置在船舶上的船舶终端系统和设置在云端的数据和软件算法平台，所述船舶终端系统包括人机交互系统和数据传输装置，所述人机交互系统用于给用户提交船舶航行计划和上传航行任务信息，数据传输装置和人机交互系统采用双向数据传输连接，且数据传输装置通过数据传输连接并实时采集设置在船舶上的多传感器数据实时采集设备；

所述云端数据和软件算法平台包括三维电子地形图数据库、航道信息数据采集系统、三维电子航道图数据模块、动态二维电子航道图模块和动态实时路径规划模块，三维电子地形图数据库和航道信息数据采集系统均将数据传输到三维电子航道图数据模块上，且多传感器数据实时采集设备所采集的信息和人机交互系统所上传的数据均通过数据传输装置传输到三维电子航道图数据模块上，三维电子航道图数据模块利用所接收的信息生成三维电子航道图，并将生成的三维电子航道图传输到动态二维电子航道图模块上，动态二维电子航道图模块利用对应的航道实时水文信息将三维电子航道图分割生成二维电子航道图，并将二维电子航道图传输到动态实时路径规划模块上，动态实时路径规划模块将动态二维电子航道图模块所传输的二维电子航道图进行路径规划和导航，动态实时路径规划模块将接收的二维电子航道图以及生成的路径规划和导航通过数据传输装置传输到人机交互系统，人机交互系统还包括显示设备，人机交互系统中的显示设备将人机交互系统接收的二维电子航道图以及路径规划和导航进行显示。

优选地，所述多传感器数据实时采集设备用于采集船舶的自身信息、航线信息、航向信息、航速信息、位置信息和安全信息。

优选地，所述三维电子地形图数据库是利用倾斜摄影技术、水下声纳成像技术和激光雷达成像技术采集获得的数据形成三维电子航道数据，倾斜摄影三维成像技术和激光雷达三维成像技术用于构建水面上和航道两侧地形地貌特征，水下声呐三维成像技术用于构建水面下的地形地貌特征，三维电子地形图数据库综合水面上、水面和航道两侧的三维地形特征构建出完整的三维航道信息模型数据库，建立立体的航道信息模型。

优选地，所述航道信息数据采集系统用于采集航道信息数据，航道信息数据包括航道航行规则以及海事部门、气象部门、港口部门实时发布的水文信息、气象信息、港口码头信息、航道通航信息数据。

优选地，所述三维电子航道图数据模块根据此时接收到多传感器数据实时采集设备所传输的信息，然后从三维电子地形图数据库和航道信息数据采集系统中进行提取目前船舶航行计划所在航道的航道的三维电子航道图数据，形成该航行计划的三维电子航道图。

优选地，所述动态二维电子航道图模块利用三维电子航道图在目前航道实时数据，结合实时的水文信息、航道信息、海事信息等内容，生成实时变化的动态二维电子航道图。

本发明提出的基于三维电子航道图的内河路径规划系统，其通过已建立的三维电子地形图数据与实时发布的水文信息、气象信息、港口码头信息、航道通航信息和航行规则数据等信息相结合，形成实时的动态二维电子航道图，并根据该实时二维动态电子航道图进行动态的船舶导航和路径规划，有效解决了现有船舶在航行过程中缺乏实时电子航道图的问题。

附图说明

图1为提出的一种基于三维电子航道图的内河路径规划系统的系统框图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。

实施例

参考图1，本实施例中提出了一种基于三维电子航道图的内河路径规划系统，包括设置在船舶上的船舶终端系统和设置在云端的数据和软件算法平台，船舶终端系统包括人机交互系统和数据传输装置，人机交互系统用于给用户提交船舶航行计划和上传航行任务信息，数据传输装置和人机交互系统采用双向数据传输连接，且数据传输装置通过数据传输连接有设置在船舶上的多传感器数据实时采集设备；云端的数据和软件算法平台包括三维电子地形图数据库、航道信息数据采集系统、三维电子航道图数据模块、动态二维电子航道图模块和动态实时路径规划模块，三维电子地形图数据库和航道信息数据采集系统均将数据传输到三维电子航道图数据模块上，且多传感器数据实时采集设备所采集的信息和人机交互系统所上传的数据均通过数据传输装置传输到三维电子航道图数据模块上，三维电子航道图数据模块利用所接收的信息进行生成三维电子航道图，并将生成的三维电子航道图传输到动态二维电子航道图模块上，动态二维电子航道图模块利用对应的航道实时水文信息将三维电子航道图分割生成二维电子航道图，并将二维电子航道图传输到动态实时路径规划模块上，动态实时路径规划模块将动态二维电子航道图模块所传输的二维电子航道图进行路径规划和导航，动态实时路径规划模块将接收的二维电子航道图以及生成的路径规划和导航通过数据传输装置传输到人机交互系统，人机交互系统还包括显示设备，人机交互系统中的显示设备将人机交互系统接收的二维电子航道图以及路径规划和导航进行显示，本发明通过已建立的三维电子地形图数据与实时发布的水文信息、气象信息、港口码头信息、航道通航信息和航行规则数据等信息相结合，形成实时的动态二维电子航道图，并根据该实时二维动态电子航道图进行动态的船舶导航和路径规划，有效解决了现有船舶在航行过程中缺乏实时电子航道图的问题。

本实施例中，多传感器数据实时采集设备用于采集船舶的自身信息、航线信息、航向信息、航速信息、位置信息和安全信息，三维电子地形图数据库是利用倾斜摄影技术、水下声纳成像技术和激光雷达成像技术采集获得的数据形成三维电子航道数据，倾斜摄影三维成像技术和激光雷达三维成像技术用于构建水面上和航道两侧地形地貌特征，水下声呐三维成像技术用于构建水面下的地形地貌特征，三维电子地形图数据库综合水面上、水面和航道两侧的三维地形特征构建出完整的三维航道信息模型数据库，建立立体的航道信息模型，航道信息数据采集系统用于采集航道信息数据，航道信息数据包括航道航行规则以及海事部门、气象部门、港口部门实时发布的水文信息、气象信息、港口码头信息、航道通航信息数据，三维电子航道图数据模块根据此时接收到多传感器数据实时采集设备所传输的信息，然后从三维电子地形图数据库和航道信息数据采集系统中进行提取目前船舶航行计划所在航道的航道的三维电子航道图数据，形成该航行计划的三维电子航道图，动态二维电子航道图模块利用三维电子航道图在目前航道实时数据，结合实时的水文信息、航道信息、海事信息等内容，生成实时变化的动态二维电子航道图，本发明通过已建立的三维电子地形图数据与实时发布的水文信息、气象信息、港口码头信息、航道通航信息和航行规则数据等信息相结合，形成实时的动态二维电子航道图，并根据该实时二维动态电子航道图进行动态的船舶导航和路径规划，有效解决了现有船舶在航行过程中缺乏实时电子航道图的问题。

本实施例中，用户通过人机交互系统进行提交船舶航行计划和上传航行任务信息，由于船舶终端系统中的数据传输装置连接有多传感器数据实时采集设备，船舶终端系统通过多传感器数据实时采集设备用于采集船舶的自身信息、航线信息、航向信息、航速信息、位置信息和安全信息，人机交互系统将提交船舶航行计划和上传航行任务信息通过数据传输装置上传到三维电子航道图数据模块中，且多传感器数据实时采集设备所采集船舶的自身信息、航线信息、航向信息、航速信息、位置信息和安全信息通过数据传输装置上传到三维电子航道图数据模块中，三维电子航道图数据模块根据此时接收到多传感器数据实时采集设备所传输的信息，然后三维电子航道图数据模块从三维电子地形图数据库和航道信息数据采集系统中进行提取目前船舶航行计划所在航道的航道的三维电子航道图数据，形成该航行计划的三维电子航道图，三维电子航道图数据模块将生成的三维电子航道图传输到动态二维电子航道图模块上，动态二维电子航道图模块利用三维电子航道图在目前航道实时数据，结合实时的水文信息、航道信息、海事信息等内容将三维电子航道图分割生成二维电子航道图，动态二维电子航道图模块将二维电子航道图传输到动态实时路径规划模块上，动态实时路径规划模块进行船舶航行的路径规划，动态实时路径规划模块将规划后的路径通过数据传输模块发送给人机交互系统中，人机交互系统最终会得到动态二维电子航道图的数据，并在人机交互系统中的显示设备上进行显示，动态二维电子航道图的数据可用于船舶的控制、导航和路径规划等，有效解决了现有船舶在航行过程中缺乏实时动态电子航道图的问题。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，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，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于三维电子航道图的内河路径规划系统，包括设置在船舶上的船舶终端系统和设置在云端的数据和软件算法平台，其特征在于，所述船舶终端系统包括人机交互系统和数据传输装置，所述人机交互系统用于给用户提交船舶航行计划和上传航行任务信息，数据传输装置和人机交互系统采用双向数据传输连接，且数据传输装置通过数据传输连接并实时采集设置在船舶上的多传感器数据实时采集设备；

所述设置在云端的数据和软件算法平台包括三维电子地形图数据库、航道信息数据采集系统、三维电子航道图数据模块、动态二维电子航道图模块和动态实时路径规划模块，三维电子地形图数据库和航道信息数据采集系统均将数据传输到三维电子航道图数据模块上，且多传感器数据实时采集设备所采集的信息和人机交互系统所上传的数据均通过数据传输装置传输到三维电子航道图数据模块上，三维电子航道图数据模块利用所接收的信息生成三维电子航道图，并将生成的三维电子航道图传输到动态二维电子航道图模块上，动态二维电子航道图模块利用对应的航道实时水文信息将三维电子航道图分割生成二维电子航道图，并将二维电子航道图传输到动态实时路径规划模块上，动态实时路径规划模块将动态二维电子航道图模块所传输的二维电子航道图进行路径规划和导航，动态实时路径规划模块将接收的二维电子航道图以及生成的路径规划和导航通过数据传输装置传输到人机交互系统，人机交互系统还包括显示设备，人机交互系统中的显示设备将人机交互系统接收的二维电子航道图以及路径规划和导航进行显示。

2.根据权利要求1所述的一种基于三维电子航道图的内河路径规划系统，其特征在于，所述多传感器数据实时采集设备用于采集船舶的自身信息、航线信息、航向信息、航速信息、位置信息和安全信息。

3.根据权利要求1所述的一种基于三维电子航道图的内河路径规划系统，其特征在于，所述三维电子地形图数据库是利用倾斜摄影技术、水下声纳成像技术和激光雷达成像技术采集获得的数据形成三维电子航道数据，倾斜摄影三维成像技术和激光雷达三维成像技术用于构建水面上和航道两侧地形地貌特征，水下声呐三维成像技术用于构建水面下的地形地貌特征，三维电子地形图数据库综合水面上、水面和航道两侧的三维地形特征构建出完整的三维航道信息模型数据库，建立立体的航道信息模型。

4.根据权利要求1所述的一种基于三维电子航道图的内河路径规划系统，其特征在于，所述航道信息数据采集系统用于采集航道信息数据，航道信息数据包括航道航行规则以及海事部门、气象部门、港口部门实时发布的水文信息、气象信息、港口码头信息、航道通航信息数据。

5.根据权利要求1所述的一种基于三维电子航道图的内河路径规划系统，其特征在于，所述三维电子航道图数据模块根据此时接收到多传感器数据实时采集设备所传输的信息，然后从三维电子地形图数据库和航道信息数据采集系统中进行提取目前船舶航行计划所在航道的三维电子航道图数据，形成该航行计划的三维电子航道图。

6.根据权利要求1所述的一种基于三维电子航道图的内河路径规划系统，其特征在于，所述动态二维电子航道图模块利用三维电子航道图在目前航道实时数据，结合实时的水文信息、航道信息、海事信息等内容，生成实时变化的动态二维电子航道图。