CN113129646A - 一种离散式航道交通信息系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种离散式航道交通信息系统，该离散式航道交通信息系统包括布置在各个船舶上的移动终端，每个船舶能够通过移动终端相互通信，各个船舶作为独立的离散式的节点，不依靠中心式的服务器或网络，离散式的各节点相互之间通信，能够获知航道上的各个船舶的位置和信息，当船舶之间间距过大时，移动终端或后方船舶能够向该船舶发出提速提示信息，并且能够向船舶给出超越提示信息和指示。由此，能够使得航道中的船舶之间保持合适的间距，防止间距过大而造成后方拥堵，降低通行效率，另外，移动终端还能够向船舶操作者提供超越前方船舶的提示信息，提高了超越前方船舶的安全性。

Description

一种离散式航道交通信息系统

技术领域

本发明涉及航道交通信息系统，尤其涉及一种离散式的、能够用于海洋、内河航道的航道交通信息系统。

背景技术

现代社会随着经济活动越来越发达，各种商品的运输量越来越大，而通常情况商品的运输会采用公路运输、铁路运输、航空运输和水路运输，这四种运输方式各有特点。其中，公路运输的单体运输量较小但是路线选择比较自由，且速度较快，一般只适用于少量货物的运输或者较短距离的运输，费用也比较贵；而铁路运输的运输量比较大且速度快、时效性强，但是需要特定的铁路运输网络的支持，对于线路的选择有局限性，同时铁路网络的资源不太容易争取且费用较贵；而航空运输的运输量也相对较小，但是速度最快、时效性最好，但是费用最贵；水路运输的运输量最大、速度最慢、时效性较差，但是它的费用相对于另外三种是最便宜的，基于水路运输的特点和优点，大宗商品通常采用水路运输的方式，这就造成了在航道上的运输船舶越来越多，在某些航段上造成了拥堵。因而，了解航道交通的信息，对于航道上航行的运输船舶来说非常重要。

在传统的水路运输管理中，主管部门通常通过船舶交通管理系统VTS来了解运输船舶的航行信息，但是该船舶交通管理系统VTS需要人工输入信息导致工作强度较大、系统的雷达探测距离的限制和盲区、系统成本等因素的影响，使得该船舶交通管理系统VTS越来越不能够适应繁忙的航道。

而现在通常采用自动身份识别系统AIS，该自动身份识别系统AIS包括位于岸基的固定端装置以及安装在船舶上的移动端装置。装备有AIS的船舶可以自动识别其周围20-30海里水域内其他装备AIS的航行船舶，而同时航运交管部门也可以借助AIS掌握安装了AIS设备的船舶航行信息。目前，国内在沿海主要港口、重要水道的交通管理中，采用了VTS和AIS结合的方式。

纵使安装有AIS的船舶能够在船舶之间或者船舶与岸台之间相互通信，但是对于航道内的交通拥堵情况，AIS或者VTS系统都无法对各个船舶做出指示和引导。因而，开发一种能够使各个船舶了解所在航道的交通状况并给出相应的指示和建议的航道交通信息系统，对于解决航道中的船舶航行拥堵的问题是非常有必要。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提出一种离散式航道交通信息系统，所述离散式航道交通信息系统包括多个布置在船舶上的移动终端，每个所述移动终端包括处理模块、船舶信息管理模块、通信模块、显示模块和安全模块，其中，船舶信息管理模块用于获取船舶信息并将所述船舶信息发送至处理模块，所述船舶信息包括船舶编号、当前位置、当前航速、航向、动力状态、载重量；所述通信模块与所述处理模块以双向通信地方式连接，不同移动终端的通信模块之间能够双向通信；所述显示模块与所述处理模块连接；所述安全模块与所述处理模块连接，在操作者给予授权指令的情况下，所述安全模块允许所述处理模块通过所述通信模块与其他移动终端进行通信，而在操作者没有给予授权指令的情况下，所述安全模块禁止所述处理模块通过所述通信模块与其他移动终端进行通信。

进一步地，所述处理模块中预先存储当前的航道地图。

进一步地，所述移动终端的通信模块接收其他移动终端发送的信息，并依据获取的其他船舶的当前位置、航向，将各个船舶对应地标示在所述航道地图中的对应位置处，同时在每个船舶处对应地显示该船舶的船舶编号、当前航速以及动力状态。

进一步地，当第一船舶与在其航向前方的相邻船舶之前的距离大于第一阈值时，所述第一船舶的移动终端通过显示模块提示操作者船舶间距过大，提示操作者提高船舶速度；当当第一船舶与在其航向前方的相邻船舶之前的距离小于第二阈值时，所述第一船舶的移动终端通过显示模块提示操作者船舶间距过小而有碰撞危险，提示操作者降低船舶速度；其中，第一阈值大于第二阈值。

进一步地，当第一船舶与在其航向前方的相邻船舶之前的距离大于第一阈值时，在第一船舶的航向后方的船舶能够通过移动终端获取所述距离，并根据获取的第一船舶的动力状态，选择性地向第一船舶发送提速提示信息。

进一步地，当获取的第一船舶的动力状态为大于80％最大动力时，在第一船舶的航向后方的所述船舶的移动终端闭锁所述提速提示信息的发送；当获取的第一船舶的动力状态为小于50％最大动力时，在第一船舶的航向后方的所述船舶的移动终端发送所述提速提示信息。

进一步地，所述处理模块包括超越单元，所述超越单元依据航道信息、航向前方的各个船舶的位置以及动力状态、船舶自身的动力状态，给出超越提示信息。

进一步地，超越对象船舶初始选取为在具有超越意向的船舶的航向方向的相邻船舶，所述超越提示信息赋值为a，其a的取值依据以下公式：

a＝f(L，l)；

其中，f(L)为在航道位置为L处是否可以超越前方船舶的赋值，该赋值根据航道的具体位置的信息而定，不可超越前方船舶则赋值为0，可以超越前方船舶则赋值为1；L₁为具有超越意向的船舶的当前位置，V₂为具有超越意向的船舶的航速，V₁为航向前方的相邻船舶的航速，s为当前时刻具有超越意向的船舶与航向前方的相邻船舶之间的间距，t₁为从当前位置到达超越点的预期时间，l为具有超越意向的船舶的航向前方的相邻船舶的航向前方的间距。

进一步地，当l大于第三阈值时，则所述超越单元将超越对象船舶选取为在具有超越意向的船舶的航向前方的相邻船舶；而当l小于第四阈值时，所述超越单元则跳过具有超越意向的船舶的航向前方的所述相邻船舶，而将超越对象船舶选取为在具有超越意向的船舶的航向前方的相邻船舶的前方的相邻船舶；其中，第三阈值大于第四阈值。

进一步地，执行超越的船舶将指向加速状态的动力状态的信息通过所述移动终端传送至其他船舶，其他船舶的移动终端的显示模块上对该加速状态的动力状态的信息突出地显示。

实施本发明，具有如下有益效果：通过本发明的离散式航道交通信息系统，各个船舶作为独立的离散式的节点，不依靠中心式的服务器或网络，离散式的各节点相互之间通信，能够获知航道上的各个船舶的位置和信息，当船舶之间间距过大时，移动终端或后方船舶能够向该船舶发出提速提示信息，并且能够向船舶给出超越提示信息和指示。由此，能够使得航道中的船舶之间保持合适的间距，防止间距过大而造成后方拥堵，降低通行效率，另外，移动终端还能够向船舶操作者提供超越前方船舶的提示信息，提高了超越前方船舶的安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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它附图。

图1是本发明的离散式航道交通信息系统的系统图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对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。基于本发明的实施例，本领域普通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。

为了解决前面提出的问题，本发明提出了一种离散式航道交通信息系统，如图1所示，所述离散式航道交通信息系统包括多个布置在船舶上的移动终端，每个船舶上设置有一个移动终端。每个所述移动终端包括处理模块、船舶信息管理模块、通信模块、显示模块和安全模块。

其中，船舶信息管理模块用于获取本船舶的船舶信息并将所述船舶信息发送至处理模块，所述船舶信息包括船舶编号、当前位置、当前航速、航向、动力状态、载重量，由此移动终端的处理模块能够获取本船舶的船舶编号、当前位置、当前航速、航向、动力状态、载重量。在此，所获取的本船舶的船舶信息所包括的动力状态是指当前船舶的动力系统的出力和工作状态，在本发明中动力状态采用占最大动力的百分比的方式来计量。当前的运输船舶中，大部分船舶的动力装置采用的是柴油机，而小部分船舶的动力装置采用的是燃气轮机。当运输船舶的载重量不同时，船舶动力系统的做功状态也不同，载重量大小与动力系统的出力情况基本成正比。而载重量较低时，动力系统的出力较小，动力系统的剩余量较多，此时船舶的加速能力也较强，其超越前方船舶的能力也较强。而载重量较高时，动力系统的出力较大，动力系统的剩余量较少，此时船舶的加速能力也相应地较弱，其超越前方船舶的能力较弱。

所述通信模块与所述处理模块以双向通信地方式连接，不同移动终端的通信模块之间能够双向通信。如图1所示，在此仅以三个船舶之间的通信举例，船舶A的移动终端能够通过其通信模块分别与船舶B、船舶C的移动终端的通信模块双向通信。也即，船舶A能够接收船舶B、C发出的船舶信息，船舶B能够接收船舶A、C发出的船舶信息，船舶C能够接收船舶A、B发出的船舶信息，由此，能够在船舶A、B、C之间建立一个通信网络。通信模块采用甚高频波段或者VHF波段进行通信；附加地，还能够通过GSM、3G、4G、5G网络进行通信，由此能够在有移动网络的情况下，获得较为可靠的通信质量。具体地发送和接收设置，采用本领域中的常规方式，在此不做赘述。

在该通信网络中，船舶之间的通信不需要通过一个中心化的服务器或者处理器，通信仅仅发生在各个船舶之间，每个船舶都是该通信网络中的一个节点，各个节点之间建立直接通信，形成了离散式的通信网络。对应地，传统的通信网络是中心式的，各个节点之间的通信信息，需要先发送至中心位置的服务器或者处理器，经过中心的服务器或者处理器处理之后，再分发至接收端。这样的中心式通信网络对于中心位置的服务器或者处理器具有较高的要求，搭建这样的网络需要对中心的服务器或者处理器投入巨大的建设成本以及维护成本。而对于在航道中航行的运输船舶，该航线有些是位于近海岸或者主干江河中，航道宽阔、船舶航行密度大，在这种情况下建设中心式的通信网络是恰当的。但是对于一些非主干航道来说，由于航道中航行的船舶的绝对量不大，建设中心式的通信网络就显得性价比较低。而对于这些非主干航道来说，采用本发明的离散式通信网络，就不需要铺设昂贵而性价比较低的中心服务器或者处理器，而仅仅在对应的船舶上布置单独的移动终端即可。

所述显示模块与所述处理模块连接，在此，显示模块包括采用LED或LCD显示屏，显示模块从处理模块接收相应地数据，并将相应的数据以形象化或者图形化的方式显示在显示屏上，用于向船舶操作者提供直观、清晰的信息。

所述安全模块与所述处理模块连接，在操作者给予授权指令的情况下，所述安全模块允许所述处理模块通过所述通信模块与其他移动终端进行通信，而在操作者没有给予授权指令的情况下，所述安全模块禁止所述处理模块通过所述通信模块与其他移动终端进行通信。由于本发明的离散式航道交通信息系统需要向其他船舶发送本船舶的船舶信息，船舶的操作者可能会认为这些船舶信息涉及到个人隐私，在没有相关法律法规规定这些信息需要强制性向其他船舶公开或者发送时，无法将其作为强制性推广。因而，在此设置有安全模块，具体地为授权按钮。当船舶的操作者按下授权按钮，本船舶的相关船舶信息能够发送至其他船舶，而船舶的操作者没有按下授权按钮时，则本船舶上的移动终端只表现为接收机，而其他船舶无法获取本船舶的船舶信息。

进一步地，在每个移动终端的所述处理模块中预先存储当前的航道地图。所述移动终端的通信模块接收其他移动终端发送的船舶信息，由于接收到的其他船舶信息包括当前位置、航向，处理模块能够根据接收到的其他船舶的船舶信息对应地将其他船舶的位置和航向显示在显示屏上。同时，在每个船舶处对应地显示该船舶的船舶编号、当前航速以及动力状态。由此，能够在当前船舶所携带的移动终端的显示模块上显示出周围一定距离范围内航道内双向航行的各个船舶的对应位置。而对于该一定距离范围，能够手动地进行调整，例如在当前船舶的航道上前后2公里、5公里、10公里或20公里的范围内的船舶位置信息。

而通常情况下，当航道出现拥堵情况时，经常性地是由于航道上有部分船舶的航行速度过慢，造成该船舶与前面相邻船舶的间距过大，从而压低了该船舶及后方船舶的航行速度。针对该问题，所述移动终端具有间距提醒功能。当当前的第一船舶与在其航向前方的相邻船舶之前的距离大于第一阈值时，例如大于300m或500m时，所述第一船舶的移动终端能够通过显示模块提示该第一船舶的操作者船舶间距过大，提示操作者提高船舶速度；由此能够使得船舶保持较高的航行速度。

当然，在此处，移动终端在做出间距过大提示之前，还要依据该第一船舶的动力状态情况做出判断，当动力系统的负荷已经较大时，例如动力状态此时大于80％的最大动力，表明此时第一船舶的载重量很大，已经没有能力提高速度。那么，此时，移动终端则不会向所在的第一船舶发出提速提示信息。而如果此时动力状态小于50％最大动力，则移动终端监测到前方的间距过大时，则会向该第一船舶的操作者发出提速提示信息。该提速提示信息可以是在显示屏的高亮或闪烁的文字或标识，也可以替代地或附加地是声音提醒。

另外，移动终端还具有碰撞预警提醒功能。当第一船舶与在其航向前方的相邻船舶之前的距离小于第二阈值时，所述第一船舶的移动终端向该第一船舶的操作者发出船舶间距过小而有碰撞危险的提醒，提示操作者降低船舶速度；该碰撞提示信息可以是在显示屏的高亮或闪烁的文字或标识，也可以替代地或附加地是声音提醒。其中，第一阈值大于第二阈值。

该离散式航道交通信息系统除了能够在本船上的移动终端具备对本船舶的提速提示功能之外，还具有使得其他船舶上的移动终端能够向本船舶发送提速提示信息的功能。当第一船舶与在其航向前方的相邻船舶之前的距离大于第一阈值时，在第一船舶的航向后方的船舶能够通过移动终端获取间距过大的所述距离，并根据获取的第一船舶的动力状态，选择性地向第一船舶发送提速提示信息。当获取的第一船舶的动力状态为大于80％最大动力时，在第一船舶的航向后方的所述船舶的移动终端能够自动闭锁所述提速提示信息的发送；当获取的第一船舶的动力状态为小于50％最大动力时，在第一船舶的航向后方的所述船舶的移动终端能够自动或手动发送所述提速提示信息。

进一步地，移动终端还具有超越模拟及提示功能。所述处理模块包括超越单元，所述超越单元依据航道信息、航向前方的各个船舶的位置以及对应地动力状态、本船舶自身的动力状态，给出超越提示信息。

具体地，被超越船舶初始选取为在具有超越意向的船舶的航向方向的相邻船舶，所述超越提示信息赋值为a，其a的取值依据以下公式：

a＝f(L，l)；

其中，f(L)为在航道位置为L处是否可以超越前方船舶的赋值，该赋值根据航道的具体位置的信息而定，不可超越前方船舶则赋值为0，可以超越前方船舶则赋值为1；L₁为具有超越意向的船舶的当前位置，V₂为具有超越意向的船舶的航速，V₁为航向前方的相邻船舶的航速，s为当前时刻具有超越意向的船舶与航向前方的相邻船舶之间的间距，t₁为从当前位置到达超越点的预期时间，l为具有超越意向的船舶的航向前方的相邻船舶的航向前方的间距。

其中，当l大于第三阈值时，则所述超越单元将超越对象船舶选取为在具有超越意向的船舶的航向前方的相邻船舶；而当l小于第四阈值时，所述超越单元则跳过具有超越意向的船舶的航向前方的所述相邻船舶，而将超越对象船舶选取为在具有超越意向的船舶的航向前方的相邻船舶的前方的相邻船舶；其中，第三阈值大于第四阈值。

执行超越的船舶将指向加速状态的动力状态的信息通过所述移动终端传送至其他船舶，其他船舶的移动终端的显示模块上对该加速状态的动力状态的信息突出地显示。

实施本发明，具有如下有益效果：通过本发明的离散式航道交通信息系统，各个船舶作为独立的离散式的节点，不依靠中心式的服务器或网络，离散式的各节点相互之间通信，能够获知航道上的各个船舶的位置和信息，当船舶之间间距过大时，移动终端或后方船舶能够向该船舶发出提速提示信息，并且能够向船舶给出超越提示信息和指示。由此，能够使得航道中的船舶之间保持合适的间距，防止间距过大而造成后方拥堵，降低通行效率，另外，移动终端还能够向船舶操作者提供超越前方船舶的提示信息，提高了超越前方船舶的安全性。

以上所揭露的仅为本发明的几个较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种离散式航道交通信息系统，所述离散式航道交通信息系统包括多个布置在船舶上的移动终端，每个所述移动终端包括处理模块、船舶信息管理模块、通信模块、显示模块和安全模块，其中，船舶信息管理模块用于获取船舶信息并将所述船舶信息发送至处理模块，所述船舶信息包括船舶编号、当前位置、当前航速、航向、动力状态、载重量；所述通信模块与所述处理模块以双向通信地方式连接，不同移动终端的通信模块之间能够双向通信；所述显示模块与所述处理模块连接；所述安全模块与所述处理模块连接，在操作者给予授权指令的情况下，所述安全模块允许所述处理模块通过所述通信模块与其他移动终端进行通信，而在操作者没有给予授权指令的情况下，所述安全模块禁止所述处理模块通过所述通信模块与其他移动终端进行通信。

2.根据权利要求1所述的离散式航道交通信息系统，其特征在于，所述处理模块中预先存储当前的航道地图。

3.根据权利要求1所述的离散式航道交通信息系统，其特征在于，所述移动终端的通信模块接收其他移动终端发送的信息，并依据获取的其他船舶的当前位置、航向，将各个船舶对应地标示在所述航道地图中的对应位置处，同时在每个船舶处对应地显示该船舶的船舶编号、当前航速以及动力状态。

4.根据权利要求3所述的离散式航道交通信息系统，其特征在于，当第一船舶与在其航向前方的相邻船舶之前的距离大于第一阈值时，所述第一船舶的移动终端通过显示模块提示操作者船舶间距过大，提示操作者提高船舶速度；当当第一船舶与在其航向前方的相邻船舶之前的距离小于第二阈值时，所述第一船舶的移动终端通过显示模块提示操作者船舶间距过小而有碰撞危险，提示操作者降低船舶速度；其中，第一阈值大于第二阈值。

5.根据权利要求3所述的离散式航道交通信息系统，其特征在于，当第一船舶与在其航向前方的相邻船舶之前的距离大于第一阈值时，在第一船舶的航向后方的船舶能够通过移动终端获取所述距离，并根据获取的第一船舶的动力状态，选择性地向第一船舶发送提速提示信息。

6.根据权利要求5所述的离散式航道交通信息系统，其特征在于，当获取的第一船舶的动力状态为大于80％最大动力时，在第一船舶的航向后方的所述船舶的移动终端闭锁所述提速提示信息的发送；当获取的第一船舶的动力状态为小于50％最大动力时，在第一船舶的航向后方的所述船舶的移动终端发送所述提速提示信息。

7.根据权利要求1所述的离散式航道交通信息系统，其特征在于，所述处理模块包括超越单元，所述超越单元依据航道信息、航向前方的各个船舶的位置以及动力状态、船舶自身的动力状态，给出超越提示信息。

8.根据权利要求7所述的离散式航道交通信息系统，其特征在于，超越对象船舶初始选取为在具有超越意向的船舶的航向方向的相邻船舶，所述超越提示信息赋值为a，其a的取值依据以下公式：

a＝f(L，l)；

其中，f(L)为在航道位置为L处是否可以超越前方船舶的赋值，该赋值根据航道的具体位置的信息而定，不可超越前方船舶则赋值为0，可以超越前方船舶则赋值为1；L₁为具有超越意向的船舶的当前位置，V₂为具有超越意向的船舶的航速，V₁为航向前方的相邻船舶的航速，s为当前时刻具有超越意向的船舶与航向前方的相邻船舶之间的间距，t₁为从当前位置到达超越点的预期时间，l为具有超越意向的船舶的航向前方的相邻船舶的航向前方的间距。

9.根据权利要求8所述的离散式航道交通信息系统，其特征在于，当l大于第三阈值时，则所述超越单元将超越对象船舶选取为在具有超越意向的船舶的航向前方的相邻船舶；而当l小于第四阈值时，所述超越单元则跳过具有超越意向的船舶的航向前方的所述相邻船舶，而将超越对象船舶选取为在具有超越意向的船舶的航向前方的相邻船舶的前方的相邻船舶；其中，第三阈值大于第四阈值。

10.根据权利要求7至9中任一项所述的离散式航道交通信息系统，其特征在于，执行超越的船舶将指向加速状态的动力状态的信息通过所述移动终端传送至其他船舶，其他船舶的移动终端的显示模块上对该加速状态的动力状态的信息突出地显示。

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