CN111326022B - 基于ais的船舶坐标修正方法、系统、装置和存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于AIS的船舶坐标修正方法、系统、装置和存储介质，其中方法包括以下步骤：获取AIS信息后，从AIS信息中获取船舶的坐标信息、对地航速信息、航向信息、回转速率信息及时间信息；结合坐标信息、对地航速信息、航向信息、回转速率信息和时间信息修正船舶的坐标。本发明通过从AIS信息中获取相关信息进行计算，从而自动实现船舶位置坐标的修正，获得更加精准地坐标，满足船舶的智能监测和交通管理的要求，也有利于海事管理，可广泛应用于船舶管理领域。
Description
技术领域
本发明涉及船舶管理领域，尤其涉及一种基于AIS的船舶坐标修正方法、系统、装置和存储介质。
背景技术
AIS系统是指船舶自动身份识别系统，即Auto Identification System，AIS系统会以VHF(Very High Frequency甚高频)无线电的方式广播本船自身的身份信息，包括独特的识别码、船名、位置、航向、船速、回转速率(缩写ROT)等信息。AIS是海事监管单位为了管理水上交通而设计的。国际海事组织定义了具体的AIS系统的功能要求，和不同类型船舶对AIS的配置要求。
但是，AIS系统的广播不是连续的，根据相应的规范要求，A类AIS的广播频率为“every few seconds”，即每几秒一次；B类AIS的广播频率为“every thirty seconds”。而在两次广播之间，船舶有可能是处于运动状态的，这样，AIS信号接收端得到的船舶坐标并非实时坐标，而是一段时间之前的坐标。船舶的智能监测和交通管理都需要以实际的船舶坐标为基础，单纯的AIS广播所播发的坐标不能满足日益严格的要求，也不利于海事管理。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种基于AIS的船舶坐标修正方法、系统、装置和存储介质，根据接收到的AIS信号对船舶坐标进行修正，从而准确的显示船舶的位置。
本发明所采用的第一技术方案是：
一种基于AIS的船舶坐标修正方法，包括以下步骤：
获取AIS信息后，从AIS信息中获取船舶的坐标信息、对地航速信息、航向信息、回转速率信息及时间信息；
结合坐标信息、对地航速信息、航向信息、回转速率信息和时间信息修正船舶的坐标。
进一步，所述结合坐标信息、对地航速信息、航向信息、回转速率信息和时间信息修正船舶的坐标这一步骤，具体包括以下步骤：
根据时间信息和当前时间获取时间差；
根据对地航速信息和时间差获取船舶在时间差内的航程参数，根据回转速率信息和时间差获取船舶在时间差内的转向参数；
结合航程参数、航向信息和转向参数获取船舶的位移参数；
结合坐标信息和位移参数修正船舶的坐标。
进一步，船舶的运动轨迹类似于圆周轨迹，所述结合航程参数、航向信息和转向参数获取船舶的位移参数这一步骤，具体为：
根据航程参数和转向参数获取圆周轨迹的半径参数；
根据半径参数和转向参数获取船舶的移动距离；
结合移动距离、航向信息和转向参数获取船舶的位移参数。
本发明所采用的第二技术方案是：
一种基于AIS的船舶坐标修正系统，包括：
信息获取模块，用于获取AIS信息后，从AIS信息中获取船舶的坐标信息、对地航速信息、航向信息、回转速率信息及时间信息；
坐标修正模块，用于结合坐标信息、对地航速信息、航向信息、回转速率信息和时间信息修正船舶的坐标。
进一步，所述坐标修正模块包括时间差计算单元、航程计算单元、位移计算单元和坐标修正单元；
所述时间差计算单元，用于根据时间信息和当前时间获取时间差；
所述航程计算单元，用于根据对地航速信息和时间差获取船舶在时间差内的航程参数，根据回转速率信息和时间差获取船舶在时间差内的转向参数；
所述位移计算单元，用于结合航程参数、航向信息和转向参数获取船舶的位移参数；
坐标修正单元，用于结合坐标信息和位移参数修正船舶的坐标。
进一步，船舶的运动轨迹类似于圆周轨迹，所述位移计算单元包括半径计算子单元、距离技术子单元和位移计算子单元；
所述半径计算子单元，用于根据航程参数和转向参数获取圆周轨迹的半径参数；
所述距离技术子单元，用于根据半径参数和转向参数获取船舶的移动距离；
所述位移计算子单元，用于结合移动距离、航向信息和转向参数获取船舶的位移参数。
本发明所采用的第三技术方案是：
一种基于AIS的船舶坐标修正装置，包括：
至少一个处理器；
至少一个存储器，用于存储至少一个程序；
当所述至少一个程序被所述至少一个处理器执行，使得所述至少一个处理器实现上所述方法。
本发明所采用的第四技术方案是：
一种存储介质，其中存储有处理器可执行的指令，所述处理器可执行的指令在由处理器执行时用于执行如上所述方法。
本发明的有益效果是：本发明通过从AIS信息中获取相关信息进行计算，从而自动实现船舶位置坐标的修正，获得更加精准地坐标，满足船舶的智能监测和交通管理的要求，也有利于海事管理。
附图说明
图1是实施例中一种基于AIS的船舶坐标修正方法的步骤流程图；
图2是具体实施例中船舶坐标变化的示意图；
图3是实施例中一种基于AIS的船舶坐标修正系统的结构框图。
具体实施方式
如图1所示，本实施例提供了一种基于AIS的船舶坐标修正方法，包括以下步骤：
S1、获取AIS信息后，从AIS信息中获取船舶的坐标信息、对地航速信息、航向信息、回转速率信息及时间信息；
所述AIS信息由船舶上的AIS设备发出，该AIS信息具体包括船舶的识别码、船名、位置、航向、船速、时间、吨位等信息，因此，可由AIS信息中获得获取船舶的坐标信息、对地航速信息、航向信息、回转速率信息及时间信息。所述坐标信息为船舶上的AIS设备发送AIS信息时刻的位置作弊信息，该坐标信息可为卫星定位坐标信息；所述对地航速信息为船舶相对于地面上的航行速度；所述航向信息为船舶航行的方向信息；所述回转速率信息是AIS报文里的一个数据，主要由船上罗经提供，为船舶转舵的信息；所述时间信息为船舶上的AIS设备发送AIS信息时的时间信息，具体可以为时间戳。
S2、结合坐标信息、对地航速信息、航向信息、回转速率信息和时间信息修正船舶的坐标。
获取到相关的信息后，根据预设的程序进行自动运算，具体运算步骤S21-S24所示：
S21、根据时间信息和当前时间获取时间差；
S22、根据对地航速信息和时间差获取船舶在时间差内的航程参数，根据回转速率信息和时间差获取船舶在时间差内的转向参数；
S23、结合航程参数、航向信息和转向参数获取船舶的位移参数；
S24、结合坐标信息和位移参数修正船舶的坐标。
其中，步骤S23具体包括步骤S231-S233：
S231、根据航程参数和转向参数获取圆周轨迹的半径参数；
S232、根据半径参数和转向参数获取船舶的移动距离；
S233、结合移动距离、航向信息和转向参数获取船舶的位移参数。
以下结合图2对上述方法进行详细说明。
参照图2，坐标系中的原点P为AIS信息中的坐标信息，即船舶发射AIS信息时的位置坐标。根据AIS信息中的时间信息和当前时间计算时间差ΔT，所述当前时间为船舶管理的AIS设备接收到AIS信息的时间。根据对地航速信息SOG和时间差ΔT计算船舶在时间差内的航程C，即C＝SOG*ΔT，同时，根据回转速率信息ROT和时间差ΔT计算船舶在时间差内的转向参数Δθ，即Δθ＝ROT*ΔT。由于船舶的航行轨迹类似于圆周轨迹，因此根据航程C和转向参数Δθ可计算出船舶航行轨迹所在的圆的半径，即
计算获得运动轨迹半径后，根据半径计算原点坐标P与修正后的坐标P′直接的直线距离，即D＝2*R*sinΔθ。基于直线距离D计算坐标P与坐标P′之间横坐标和纵坐标的修正值(ΔX和ΔY)，具体地，ΔX＝D*sin(θ+Δθ)，ΔY＝D*cos(θ+Δθ)，其中，θ为船舶的航向。最后，获得坐标P′的坐标为(P+ΔX,P+ΔY)。
通过上述方法，可以快速地船舶的位置坐标进行修正，准确地获得船舶的位置坐标，满足对关键水域中船舶航行的有效管理，更有利于海事管理。
如图3所示，本实施例还提供了一种基于AIS的船舶坐标修正系统，包括：
信息获取模块，用于获取AIS信息后，从AIS信息中获取船舶的坐标信息、对地航速信息、航向信息、回转速率信息及时间信息；
坐标修正模块，用于结合坐标信息、对地航速信息、航向信息、回转速率信息和时间信息修正船舶的坐标。
进一步作为可选的实施方式，所述坐标修正模块包括时间差计算单元、航程计算单元、位移计算单元和坐标修正单元；
所述时间差计算单元，用于根据时间信息和当前时间获取时间差；
所述航程计算单元，用于根据对地航速信息和时间差获取船舶在时间差内的航程参数，根据回转速率信息和时间差获取船舶在时间差内的转向参数；
所述位移计算单元，用于结合航程参数、航向信息和转向参数获取船舶的位移参数；
坐标修正单元，用于结合坐标信息和位移参数修正船舶的坐标。
进一步作为可选的实施方式，船舶的运动轨迹类似于圆周轨迹，所述位移计算单元包括半径计算子单元、距离技术子单元和位移计算子单元；
所述半径计算子单元，用于根据航程参数和转向参数获取圆周轨迹的半径参数；
所述距离技术子单元，用于根据半径参数和转向参数获取船舶的移动距离；
所述位移计算子单元，用于结合移动距离、航向信息和转向参数获取船舶的位移参数。
本实施例的一种基于AIS的船舶坐标修正系统，可执行本发明方法实施例所提供的一种基于AIS的船舶坐标修正方法，可执行方法实施例的任意组合实施步骤，具备该方法相应的功能和有益效果。
本实施例还提供了一种基于AIS的船舶坐标修正装置，包括：
至少一个处理器；
至少一个存储器，用于存储至少一个程序；
当所述至少一个程序被所述至少一个处理器执行，使得所述至少一个处理器实现上所述方法。
本实施例的一种基于AIS的船舶坐标修正装置，可执行本发明方法实施例所提供的一种基于AIS的船舶坐标修正方法，可执行方法实施例的任意组合实施步骤，具备该方法相应的功能和有益效果。
本实施例还提供了一种存储介质，其中存储有处理器可执行的指令，所述处理器可执行的指令在由处理器执行时用于执行如上所述方法。
本实施例的一种存储介质，可执行本发明方法实施例所提供的一种基于AIS的船舶坐标修正方法，可执行方法实施例的任意组合实施步骤，具备该方法相应的功能和有益效果。
以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
Claims (4)
1.一种基于AIS的船舶坐标修正方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取AIS信息后，从AIS信息中获取船舶的坐标信息、对地航速信息、航向信息、回转速率信息及时间信息；
结合坐标信息、对地航速信息、航向信息、回转速率信息和时间信息修正船舶的坐标；
所述结合坐标信息、对地航速信息、航向信息、回转速率信息和时间信息修正船舶的坐标这一步骤，具体包括以下步骤：
根据时间信息和当前时间获取时间差；
根据对地航速信息和时间差获取船舶在时间差内的航程参数，根据回转速率信息和时间差获取船舶在时间差内的转向参数；
结合航程参数、航向信息和转向参数获取船舶的位移参数；
结合坐标信息和位移参数修正船舶的坐标；
船舶的运动轨迹类似于圆周轨迹，所述结合航程参数、航向信息和转向参数获取船舶的位移参数这一步骤，具体为：
根据航程参数和转向参数获取圆周轨迹的半径参数；
根据半径参数和转向参数获取船舶的移动距离；
结合移动距离、航向信息和转向参数获取船舶的位移参数；
坐标系中的原点P为AIS信息中的坐标信息，即船舶发射AIS信息时的位置坐标；根据AIS信息中的时间信息和当前时间计算时间差ΔT，所述当前时间为船舶管理的AIS设备接收到AIS信息的时间；根据对地航速信息SOG和时间差ΔT计算船舶在时间差内的航程C，即C＝SOG*ΔT，同时，根据回转速率信息ROT和时间差ΔT计算船舶在时间差内的转向参数Δθ，即Δθ＝ROT*ΔT；由于船舶的航行轨迹类似于圆周轨迹，因此根据航程C和转向参数Δθ可计算出船舶航行轨迹所在的圆的半径，即
计算获得运动轨迹半径后，根据半径计算原点坐标P与修正后的坐标P′直接的直线距离，即D＝2*R*sinΔθ；基于直线距离D计算坐标P与坐标P′之间横坐标和纵坐标的修正值(ΔX和ΔY)，具体地，ΔX＝D*sin(θ+Δθ)，ΔY＝D*cos(θ+Δθ)，其中，θ为船舶的航向；最后，获得坐标P′的坐标为(P+ΔX,P+ΔY)。
2.一种基于AIS的船舶坐标修正系统，其特征在于，包括：
信息获取模块，用于获取AIS信息后，从AIS信息中获取船舶的坐标信息、对地航速信息、航向信息、回转速率信息及时间信息；
坐标修正模块，用于结合坐标信息、对地航速信息、航向信息、回转速率信息和时间信息修正船舶的坐标；
所述坐标修正模块包括时间差计算单元、航程计算单元、位移计算单元和坐标修正单元；
所述时间差计算单元，用于根据时间信息和当前时间获取时间差；
所述航程计算单元，用于根据对地航速信息和时间差获取船舶在时间差内的航程参数，根据回转速率信息和时间差获取船舶在时间差内的转向参数；
所述位移计算单元，用于结合航程参数、航向信息和转向参数获取船舶的位移参数；
坐标修正单元，用于结合坐标信息和位移参数修正船舶的坐标；
船舶的运动轨迹类似于圆周轨迹，所述位移计算单元包括半径计算子单元、距离技术子单元和位移计算子单元；
所述半径计算子单元，用于根据航程参数和转向参数获取圆周轨迹的半径参数；
所述距离技术子单元，用于根据半径参数和转向参数获取船舶的移动距离；
所述位移计算子单元，用于结合移动距离、航向信息和转向参数获取船舶的位移参数；
坐标系中的原点P为AIS信息中的坐标信息，即船舶发射AIS信息时的位置坐标；根据AIS信息中的时间信息和当前时间计算时间差ΔT，所述当前时间为船舶管理的AIS设备接收到AIS信息的时间；根据对地航速信息SOG和时间差ΔT计算船舶在时间差内的航程C，即C＝SOG*ΔT，同时，根据回转速率信息ROT和时间差ΔT计算船舶在时间差内的转向参数Δθ，即Δθ＝ROT*ΔT；由于船舶的航行轨迹类似于圆周轨迹，因此根据航程C和转向参数Δθ可计算出船舶航行轨迹所在的圆的半径，即
计算获得运动轨迹半径后，根据半径计算原点坐标P与修正后的坐标P′直接的直线距离，即D＝2*R*sinΔθ；基于直线距离D计算坐标P与坐标P′之间横坐标和纵坐标的修正值(ΔX和ΔY)，具体地，ΔX＝D*sin(θ+Δθ)，ΔY＝D*cos(θ+Δθ)，其中，θ为船舶的航向；最后，获得坐标P′的坐标为(P+ΔX,P+ΔY)。
3.一种基于AIS的船舶坐标修正装置，其特征在于，包括：
至少一个处理器；
至少一个存储器，用于存储至少一个程序；
当所述至少一个程序被所述至少一个处理器执行，使得所述至少一个处理器实现权利要求1所述的一种基于AIS的船舶坐标修正方法。
4.一种存储介质，其中存储有处理器可执行的指令，其特征在于，所述处理器可执行的指令在由处理器执行时用于执行如权利要求1所述方法。
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