CN115019560B - 一种船舶进出港的管理方法及系统 - Google Patents

一种船舶进出港的管理方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种船舶进出港的管理方法，其与港口预设的雷达及多个可控摄像头进行配合，包括：获取雷达所测到的船舶的经纬度；将雷达所测的船舶的经纬度与多个摄像头的经纬度相结合，计算出船舶相对于每一摄像头的方位角和距离，以控制每一摄像头转动特定角度和变倍系数进行近景图像抓拍；接收所有摄像头抓拍的图像并进行图像识别，以得到船舶的船号，且进一步根据所述船舶的船号，在预设的船舶自动识别系统中，确定船舶的进出港信息。实施本发明，不仅能获取实时准确的船舶位置，还能实现多角度、多机位的船舶进出港的图像抓拍效果。

Description

一种船舶进出港的管理方法及系统
技术领域
本发明涉及智能交通识别技术领域，尤其涉及一种船舶进出港的管理方法及系统。
背景技术
随着我国的经济的发展，海洋渔业和运输业的发展也是蒸蒸日上，从而催生了大量船舶，而船舶管理的难点痛点也随着浮出水面。由于海洋环境的“不可控性”与网络信号的缺少，导致在海上的船舶根本没有办法管理，而港口作为船舶的停泊区域，在船舶进出港时对船舶进行管理是最为合适的方法。
目前，传统的港口管理方法都是基于船舶人员的主动上报或者是船舶上的定位装置位置上报。然而，人工主动上报或基于GPS的定位装置数据上报时间间隔较长，时效性不足，并且定位效果也会被天气的变化所影响可能造成位置漂移等不良现象。同时，港口的视频监控系统获取的船舶进出港图像也是固定方式的远景图像，能提供的信息有限，并且在大雾雨雪天气，呈现的效果也均不佳。
因此，有必要提供一种新的港口管理方法，不仅能获取实时准确的船舶位置，还能实现多角度、多机位的船舶进出港的图像抓拍效果。
发明内容
本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种船舶进出港的管理方法及系统，不仅能获取实时准确的船舶位置，还能实现多角度、多机位的船舶进出港的图像抓拍效果。
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种船舶进出港的管理方法，其与港口预设的雷达及多个可控摄像头进行配合，所述方法包括以下步骤：
获取所述雷达所测到的船舶的经纬度；
将雷达所测的船舶的经纬度与所述多个摄像头的经纬度相结合，计算出所述船舶相对于每一摄像头的方位角和距离，以控制每一摄像头转动特定角度和变倍系数进行近景图像抓拍；
接收所有摄像头抓拍的图像并进行图像识别，以得到所述船舶的船号，且进一步根据所述船舶的船号，在预设的船舶自动识别系统中，确定所述船舶的进出港信息。
其中，所述雷达所测的船舶的经纬度是由雷达的经纬度、船舶相对雷达的方位角及船舶相对雷达的距离计算得到的。
其中，通过公式(1)和(2)，得到所述船舶的经纬度(XB,YB)；
XB＝XA+(M1*sin(rad(∠A)))/(111.199*cos(rad(YA)))(1)；
YB＝YA+(M1*cos(rad(∠A)))/111.199(2)；
其中，XA,YA分别为雷达的经度和纬度；∠A为船舶相对雷达的方位角；M1为船舶相对雷达的距离。
其中，通过公式(3)和(4)，计算出所述船舶相对于某一摄像头的方位角∠a和距离M2；
∠a＝atan2(y,x)(3)；
M2＝acos(cos(rad(YB))*cos(rad(Ya))*cos(rad(XB)-rad(Xa))+sin(rad(YB))*sin(rad(Ya)))*6378.137(4)；
其中，y＝sin(Dlon)*cos(rad(Ya))；
x＝cos(rad(YB))*sin(rad(Ya))-sin(rad(YB))*cos(rad(Ya))*cos(Dlon)；
Dlon＝rad(Xa)-rad(XB)；
Xa、Ya分别为摄像头的经度和纬度。
其中，所述方法进一步包括：
接收所述船舶上预设定位装置所上报的经纬度，并将所述定位装置上报的经纬度与所述雷达所测的船舶的经纬度进行对比，并在对比出所述定位装置上报的经纬度与所述雷达所测的船舶的经纬度间差距位于预定半径圆内，则根据所述定位装置上报的船舶名为所述船舶的船号，在所述船舶自动识别系统中，确定所述船舶的进出港信息。
其中，所述预定半径为3米。
本发明实施例还提供了一种船舶进出港的管理系统，其与港口预设的雷达及多个可控摄像头均相连，包括；
船舶经纬度获取单元，用于获取所述雷达所测到的船舶的经纬度；
摄像头控制单元，用于将雷达所测的船舶的经纬度与所述多个摄像头的经纬度相结合，计算出所述船舶相对于每一摄像头的方位角和距离，以控制每一摄像头转动特定角度和变倍系数进行近景图像抓拍；
第一进出港信息获取单元，用于接收所有摄像头抓拍的图像并进行图像识别，以得到所述船舶的船号，且进一步根据所述船舶的船号，在预设的船舶自动识别系统中，确定所述船舶的进出港信息。
其中，所述雷达所测的船舶的经纬度是由雷达的经纬度、船舶相对雷达的方位角及船舶相对雷达的距离计算得到的。
其中，还包括：
第二进出港信息获取单元，用于接收所述船舶上预设定位装置所上报的经纬度，并将所述定位装置上报的经纬度与所述雷达所测的船舶的经纬度进行对比，并在对比出所述定位装置上报的经纬度与所述雷达所测的船舶的经纬度间差距位于预定半径圆内，则根据所述定位装置上报的船舶名为所述船舶的船号，在所述船舶自动识别系统中，确定所述船舶的进出港信息。
其中，所述预定半径为3米。
实施本发明实施例，具有如下有益效果：
1、本发明采用雷达作为获取船舶的位置来源，使其具备穿透雾，烟，灰尘和雨雪的能力，具备了全天候全天时的特点；
2、本发明采用固定位置的雷达，结合雷达软件实现区域警戒的船舶可被雷达扫描获取的方位距离，计算出船舶的经纬度来获取到实时准确的船舶位置情况；
3、本发明采用经纬度作为船舶和摄像头的联系介质，具备了多个不同固定位置的摄像头同时跟踪同艘船舶的能力，提供不同角度的船舶视频图像，也能通过对进出港区域划分，让某个摄像头监控特定区域，从而实现船舶到达不同的区域时由不同的摄像头跟踪监控效果，提高摄像头的利用效率；
4、本发明通过获取雷达输出的船舶经纬度反推出此时船舶与摄像头的方位和距离来控制摄像头旋转变倍，从而实现主动式的近景抓拍效果，摄像头的红外功能可以实现傍晚时刻的图像监控能力；
5、本发明通过船舶自身的定位信息，在定位信息上报同时与雷达获取的经纬度信息相比较，在船舶信息平台获取到船舶进出港信息；
6、本发明采用图像识别技术，通过雷达扫描出的船舶经纬度驱动摄像头进行近景抓拍，获取图像经识别出船舶的船名，在船舶信息平台获取到船舶进出港信息。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，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性的前提下，根据这些附图获得其他的附图仍属于本发明的范畴。
图1为本发明实施例提供的一种船舶进出港的管理方法的流程图；
图2为本发明实施例提供的一种船舶进出港的管理系统的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。
如图1所示，为本发明实施例中，提出的一种船舶进出港的管理方法，其与港口预设的雷达(未图示)及多个可控摄像头(未图示)进行配合，所述方法包括以下步骤：
步骤S1、获取所述雷达所测到的船舶的经纬度；
步骤S2、将雷达所测的船舶的经纬度与所述多个摄像头的经纬度相结合，计算出所述船舶相对于每一摄像头的方位角和距离，以控制每一摄像头转动特定角度和变倍系数进行近景图像抓拍；
步骤S3、接收所有摄像头抓拍的图像并进行图像识别，以得到所述船舶的船号，且进一步根据所述船舶的船号，在预设的船舶自动识别系统中，确定所述船舶的进出港信息。
具体过程为，在步骤S1中，采用固定位置的雷达，通过雷达扫描范围覆盖进出港通道以及视野上面向海洋无建筑物干扰，并确定雷达的经纬度输入到本地主机安装部署的雷达软件中。在雷达软件中框选出需要警戒的区域后，启动雷达进行全方位扫描，当出现船舶的间隔方位角大于1.2°则判断为单个目标，得到该船舶和雷达的距离与方位，再利用两点的距离和方位与其中一点的经纬度推算出另一点的经纬度，从而获取到船舶经纬度。
在一个例子中，雷达所测的船舶的经纬度是由雷达的经纬度、船舶相对雷达的方位角及船舶相对雷达的距离计算得到的，即通过公式(1)和(2)，得到所述船舶的经纬度(XB,YB)。
XB＝XA+(M1*sin(rad(∠A)))/(111.199*cos(rad(YA))) (1)；
YB＝YA+(M1*cos(rad(∠A)))/111.199 (2)；
其中，XA,YA分别为雷达的经度和纬度；∠A为船舶相对雷达的方位角；M1为船舶相对雷达的距离。
在步骤S2中，将多个变倍的红外激光云台摄像头通过主动注册的方式注册到系统上，使其能通过外网控制摄像头，通过两点(船舶和摄像头)的经纬度换算得到两点的方位角和距离，换算出船舶相对于每一个摄像头的方位角和距离输入给相应的摄像头，用以控制每一摄像头转动特定的角度和变倍系数进行近景图像抓拍和视频流推送。应当说明的是，红外激光云台摄像头，能实现48倍的光学变倍，360度水平方向旋转，垂直-45°～90°方向旋转。
在一个例子中，通过公式(3)和(4)，计算出船舶相对于某一摄像头的方位角∠a和距离M2；
∠a＝atan2(y,x) (3)；
M2＝acos(cos(rad(YB))*cos(rad(Ya))*cos(rad(XB)-rad(Xa))+sin(rad(YB))*sin(rad(Ya)))*6378.137 (4)；
其中，y＝sin(Dlon)*cos(rad(Ya))；
x＝cos(rad(YB))*sin(rad(Ya))-sin(rad(YB))*cos(rad(Ya))*cos(Dlon)；
Dlon＝rad(Xa)-rad(XB)；
Xa、Ya分别为摄像头的经度和纬度。
同理，分别计算其他多处摄像头角度，如∠b、∠c和距离，如M3，M4，就可确保其他多处摄像头拍摄到船舶图像。
在步骤S3中，拿到摄像头获取的船舶近景图像进行图像识别得到真实的船舶船号，根据该船舶的船号，在预设的船舶自动识别系统AIS中，确定该船舶的进出港信息并显示出来。
或者，接收船舶上预设定位装置所上报的经纬度，并将定位装置上报的经纬度与所述雷达所测的船舶的经纬度进行对比，并在对比出定位装置上报的经纬度与所述雷达所测的船舶的经纬度间差距位于预定半径(如3米)圆内，则根据定位装置上报的船舶名为船舶的船号，在船舶自动识别系统中，确定船舶的进出港信息并显示出来。
即，拿到船舶定位装置发送的定位信息与同时间段下雷达扫描出来的船舶经纬度信息进行比较，当其两点的经纬度差值小于3米的半径圆时并且同区域没有搜索到其他船舶信息则判断信息吻合为同一船舶，在利用AIS定位信息编号来获取船舶名并确定船舶的进出港信息。
由此可见，本发明实施例中的一种船舶进出港的管理方法具备了全天候情况下的主动抓拍联动的视频监控方案，集成了船舶的实时信息，船舶的使用情况，船舶的多方位角度图像视频流和船舶的AIS信息等多维度信息的进出港管理方案，极大的丰富了船舶的管理的效率。
对本发明实施例中的一种船舶进出港的管理方法的应用场景做进一步说明，具体如下：
在A点架设一台360度全方位雷达和雷达主机(经纬度：(XA,YA))，分别在a、b、c点分别架设一台变倍的红外激光云台摄像头(经纬度分别为(Xa，Ya)、(Xb，Yb)、(Xc，Yc))，其默认云台的起始角度都调整到正北，摄像头都通过主动注册的配置方式连上渔船管理平台的服务器上，使平台能通过外网控制摄像头。
在雷达主机上安装雷达的运行软件，在软件上划出船舶进出港的监管区域，当船舶B进入到监控区域内时，雷达识别到船舶B的雷达信号，获取到船舶B的相对于雷达的方位角∠A和距离M1。利用已知的雷达经纬度(XA,YA)和方位角∠A与距离M1代入计算公式(1)和(2)，就得出船舶的经纬度为(XB,YB)。
通过4G技术，接收雷达获取的船舶的经纬度，在获取的船舶经纬度数据和摄像头的经纬度数据进行计算代入公式(3)和(4)，即可得到船舶相对于摄像头的方位角∠a和距离M2，驱动摄像头转动角度和根据M2距离进行变倍就可以得到a点处摄像头获取到的船舶图像。同理，分别计算b、c处的摄像头角度∠b、∠c和距离M3，M4，就可得到b、c处摄像头拍摄的船舶图像。
获取到进出港的船舶图像后，利用图像识别技术获取图像中船身上的船舶名，或者是通过获取船舶的定位数据的经纬度和同一时刻的雷达扫描到的经纬度进行比较，如果该区域内只有单个目标并且两点的经纬度差距小于3米的半径圆，则确定这两个经纬度为同一船舶的，即可通过船舶定位信息来获取船舶名。
最后，船舶的船号，在船舶自动识别系统中，确定船舶的进出港信息并显示出来。
如图2所示，为本发明实施例中，提供的一种船舶进出港的管理系统，其与港口预设的雷达及多个可控摄像头均相连，包括；
船舶经纬度获取单元110，用于获取所述雷达所测到的船舶的经纬度；
摄像头控制单元120，用于将雷达所测的船舶的经纬度与所述多个摄像头的经纬度相结合，计算出所述船舶相对于每一摄像头的方位角和距离，以控制每一摄像头转动特定角度和变倍系数进行近景图像抓拍；
第一进出港信息获取单元130，用于接收所有摄像头抓拍的图像并进行图像识别，以得到所述船舶的船号，且进一步根据所述船舶的船号，在预设的船舶自动识别系统中，确定所述船舶的进出港信息。
其中，所述雷达所测的船舶的经纬度是由雷达的经纬度、船舶相对雷达的方位角及船舶相对雷达的距离计算得到的。
其中，还包括：
第二进出港信息获取单元，用于接收所述船舶上预设定位装置所上报的经纬度，并将所述定位装置上报的经纬度与所述雷达所测的船舶的经纬度进行对比，并在对比出所述定位装置上报的经纬度与所述雷达所测的船舶的经纬度间差距位于预定半径圆内，则根据所述定位装置上报的船舶名为所述船舶的船号，在所述船舶自动识别系统中，确定所述船舶的进出港信息。
其中，所述预定半径为3米。
实施本发明实施例，具有如下有益效果：
1、本发明采用雷达作为获取船舶的位置来源，使其具备穿透雾，烟，灰尘和雨雪的能力，具备了全天候全天时的特点；
2、本发明采用固定位置的雷达，结合雷达软件实现区域警戒的船舶可被雷达扫描获取的方位距离，计算出船舶的经纬度来获取到实时准确的船舶位置情况；
3、本发明采用经纬度作为船舶和摄像头的联系介质，具备了多个不同固定位置的摄像头同时跟踪同艘船舶的能力，提供不同角度的船舶视频图像，也能通过对进出港区域划分，让某个摄像头监控特定区域，从而实现船舶到达不同的区域时由不同的摄像头跟踪监控效果，提高摄像头的利用效率；
4、本发明通过获取雷达输出的船舶经纬度反推出此时船舶与摄像头的方位和距离来控制摄像头旋转变倍，从而实现主动式的近景抓拍效果，摄像头的红外功能可以实现傍晚时刻的图像监控能力；
5、本发明通过船舶自身的定位信息，在定位信息上报同时与雷达获取的经纬度信息相比较，在船舶信息平台获取到船舶进出港信息；
6、本发明采用图像识别技术，通过雷达扫描出的船舶经纬度驱动摄像头进行近景抓拍，获取图像经识别出船舶的船名，在船舶信息平台获取到船舶进出港信息。
值得注意的是，上述系统实施例中，所包括的各个单元只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，所述的存储介质，如ROM/RAM、磁盘、光盘等。
以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，应当说明的是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 (8)

1.一种船舶进出港的管理方法，其特征在于，其与港口预设的雷达及多个可控摄像头进行配合，所述方法包括以下步骤：
获取所述雷达所测到的船舶的经纬度；
将雷达所测的船舶的经纬度与所述多个摄像头的经纬度相结合，计算出所述船舶相对于每一摄像头的方位角和距离，以控制每一摄像头转动特定角度和变倍系数进行近景图像抓拍；
接收所有摄像头抓拍的图像并进行图像识别，以得到所述船舶的船号，且进一步根据所述船舶的船号，在预设的船舶自动识别系统中，确定所述船舶的进出港信息；
所述方法进一步包括：
接收所述船舶上预设定位装置所上报的经纬度，并将所述定位装置上报的经纬度与所述雷达所测的船舶的经纬度进行对比，并在对比出所述定位装置上报的经纬度与所述雷达所测的船舶的经纬度间差距位于预定半径圆内，则根据所述定位装置上报的船舶名为所述船舶的船号，在所述船舶自动识别系统中，确定所述船舶的进出港信息。
2.如权利要求1所述的船舶进出港的管理方法，其特征在于，所述雷达所测的船舶的经纬度是由雷达的经纬度、船舶相对雷达的方位角及船舶相对雷达的距离计算得到的。
3.如权利要求2所述的船舶进出港的管理方法，其特征在于，通过公式（1）和（2），得到所述船舶的经纬度（XB,YB）；
XB = XA + (M1* sin（rad（∠A））) /（111.199 * cos（rad（YA）））（1）；
YB = YA + （M1 * cos（rad（∠A）））/111.199（2）；
其中，XA,YA分别为雷达的经度和纬度；∠A为船舶相对雷达的方位角；M1为船舶相对雷达的距离。
4.如权利要求3所述的船舶进出港的管理方法，其特征在于，通过公式（3）和（4），计算出所述船舶相对于某一摄像头的方位角∠a和距离M2；
∠a = atan2（y,x）（3）；
M2= acos（cos（rad（YB））*cos（rad（Ya））*cos（rad（XB）- rad（Xa）） + sin（rad（YB））*sin（rad（Ya）））*6378.137（4）；
其中，y = sin（Dlon）* cos（rad（Ya））；
x = cos（rad（YB））*sin（rad（Ya）） - sin（rad（YB））*cos（rad（Ya））*cos（Dlon）；
Dlon = rad（Xa）- rad（XB）；
Xa、Ya分别为摄像头的经度和纬度。
5.如权利要求1所述的船舶进出港的管理方法，其特征在于，所述预定半径为3米。
6.一种船舶进出港的管理系统，其特征在于，其与港口预设的雷达及多个可控摄像头均相连，包括；
船舶经纬度获取单元，用于获取所述雷达所测到的船舶的经纬度；
摄像头控制单元，用于将雷达所测的船舶的经纬度与所述多个摄像头的经纬度相结合，计算出所述船舶相对于每一摄像头的方位角和距离，以控制每一摄像头转动特定角度和变倍系数进行近景图像抓拍；
第一进出港信息获取单元，用于接收所有摄像头抓拍的图像并进行图像识别，以得到所述船舶的船号，且进一步根据所述船舶的船号，在预设的船舶自动识别系统中，确定所述船舶的进出港信息；
第二进出港信息获取单元，用于接收所述船舶上预设定位装置所上报的经纬度，并将所述定位装置上报的经纬度与所述雷达所测的船舶的经纬度进行对比，并在对比出所述定位装置上报的经纬度与所述雷达所测的船舶的经纬度间差距位于预定半径圆内，则根据所述定位装置上报的船舶名为所述船舶的船号，在所述船舶自动识别系统中，确定所述船舶的进出港信息。
7.如权利要求6所述的船舶进出港的管理系统，其特征在于，所述雷达所测的船舶的经纬度是由雷达的经纬度、船舶相对雷达的方位角及船舶相对雷达的距离计算得到的。
8.如权利要求6所述的船舶进出港的管理系统，其特征在于，所述预定半径为3米。
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Citations (14)

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