CN116087984B - 一种基于激光雷达的作业船防碰撞平台 - Google Patents

一种基于激光雷达的作业船防碰撞平台 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于激光雷达的作业船防碰撞平台，该平台包括：障碍物安全距离信号导入模块，所述障碍物安全距离信号导入模块的输出端连接有障碍物防碰预警模块，且的输出端连接有安全距离信号模型计算模块，所述安全距离信号模型计算模块的输出端分别连接有安全距离数据存储与调配模块、安全距离异常信号警告模块和安全距离信号设定标准模块；安全距离信号传输模块，其连接在所述安全距离异常信号警告模块的输出端，该一种基于激光雷达的作业船防碰撞平台，与现有的装置相比，可以通过安全距离信号设定标准模块对信号过程进行实时监控，通过防碰预警结果智能显示模块对数据进行分类显示。

Description

一种基于激光雷达的作业船防碰撞平台
技术领域
本发明涉及作业船防碰预警的领域，尤其涉及一种基于激光雷达的作业船防碰撞平台。
背景技术
船舶防碰撞操纵指船舶在不同海洋环境下能安全有效地避开各种障碍物，顺利到达目的地，既要遵循海上船舶避让规则，同时规避还需要具备实时性。目前，无人水面船舶自主防碰撞所涉及到的障碍物分为两种:一是静态障碍物，主要是礁石、浅滩、水面上的浮标等；二是动态障碍物，主要是航行中的船舶等。而船舶自主防碰撞可分为己知的全局避障规划和行驶过程中未知的局部避障规划。其中全局避障通常是在全局环境已知的情况下，寻求规避障碍物最优的运动轨迹或路径，适用于针对静态障碍物的避障；局部避障是指在局部环境未知的情况下，船舶根据探测到的实时环境信息，自主避让突遇的未知障碍物，使船舶安全完成行驶任务，一般适用于规避船舶的动态避障规划。在现有的船舶自主防碰撞系统中，存在下列不足:第一、现有针对静态障碍物的全局避障研究中，通常将船舶视为质点，忽视了对安全距离的约束往往无法安全及时的规避障碍。第二、现有的无人水面船舶防碰撞通常使用单纯的运动操纵模型，该模型非线性且不确定性高，对水路航行有较差的适应性，难以满足复杂的海面情况，不能达到船舶避障效率和航行舒适性的平衡。
发明内容
为了克服现有技术存在的缺点与不足，本发明提供一种基于激光雷达的作业船防碰撞平台。该平台包括：
障碍物安全距离信号导入模块，所述障碍物安全距离信号导入模块的输出端连接有障碍物防碰预警模块，且的输出端连接有安全距离信号模型计算模块，所述安全距离信号模型计算模块的输出端分别连接有安全距离数据存储与调配模块、安全距离异常信号警告模块和安全距离信号设定标准模块；
安全距离信号传输模块，其连接在所述安全距离异常信号警告模块的输出端，所述安全距离信号传输模块的输出端分别连接有安全距离数据实时计算模块和信号滤波预处理模块；
安全距离信号识别管理模块，其连接在所述安全距离信号设定标准模块的输出端，所述安全距离信号识别管理模块的输出端连接有防碰预警结果智能显示模块，且防碰预警结果智能显示模块的输出端连接有激光雷达探测管理模块，所述激光雷达探测管理模块的输出端连接有激光雷达障碍物追踪模块，且激光雷达障碍物追踪模块的输出端连接有防碰撞三维解析模块；
所述障碍物防碰预警模块利用防碰预警算法对障碍物进行防碰预警处理，所述防碰预警算法的表达式为：
其中，表示障碍物的防碰预警函数，Hj表示障碍物的防碰预警特征矩阵，Fy表示需要防碰预警的障碍物总量，Sp表示对障碍物防碰预警特征的识别函数，Xt表示障碍物的防碰预警因子，Bz表示作业船的安全距离数据集，/>表示障碍物的防碰预警误差。
进一步地，所述障碍物安全距离信号导入模块、障碍物防碰预警模块和安全距离信号模型计算模块串联连接，且安全距离信号模型计算模块与障碍物防碰预警模块连接。
进一步地，所述安全距离信号模型计算模块与安全距离数据存储与调配模块连接，且安全距离信号模型计算模块、安全距离异常信号警告模块和安全距离信号传输模块串联连接。
进一步地，所述安全距离信号传输模块和安全距离数据实时计算模块串联连接，且安全距离数据实时计算模块与安全距离数据存储与调配模块连接。
进一步地，所述安全距离信号模型计算模块、安全距离信号设定标准模块、安全距离信号识别管理模块和防碰预警结果智能显示模块串联连接。
进一步地，所述防碰预警结果智能显示模块、激光雷达探测管理模块、激光雷达障碍物追踪模块和防碰撞三维解析模块串联连接，且激光雷达探测管理模块、安全距离信号传输模块和信号滤波预处理模块串联连接。
进一步地，所述安全距离信号模型计算模块还设有：
安全距离算法计算模块，其连接在所述安全距离信号模型计算模块的输出端，所述安全距离算法计算模块的输出端连接有障碍物信号特征识别模块。
进一步地，所述安全距离信号模型计算模块、安全距离算法计算模块和障碍物信号特征识别模块串联连接。
进一步地，所述安全距离数据存储与调配模块还设有：
作业船信号协调管控模块，其连接在所述安全距离数据存储与调配模块的输出端，所述安全距离信号模型计算模块、安全距离数据存储与调配模块和作业船信号协调管控模块串联连接，所述障碍物信号特征识别模块和作业船信号协调管控模块连接。
进一步地，所述安全距离信号传输模块还设有：
障碍物碰撞危险提示模块，其连接在所述安全距离信号传输模块的输出端，所述安全距离信号传输模块和障碍物碰撞危险提示模块连接。
一种基于激光雷达的作业船防碰撞平台，包括以下步骤：
步骤S1：通过安全距离数据存储与调配模块对动态数据进行信号资料的储存，并进行审核比对，再通过障碍物安全距离信号导入模块对平台信号进行检测；
步骤S2：当检测到平台信号的输入时，通过障碍物防碰预警模块控制安全距离信号模型计算模块对信号双方的信号进行信号资格的审核，此时如安全距离数据存储与调配模块内没有信号，则说明该信号是新信号，此时通过安全距离算法计算模块进行新信号的特征提取，特征提取后通过障碍物信号特征识别模块对新信号的信号进行识别审核；
步骤S3：如信号为已有信号，直接从安全距离数据存储与调配模块内识别信号，再通过作业船信号协调管控模块分别通过识别的新信号以及安全距离数据存储与调配模块内已有信号的特征信号，对信号的准确度度进行判断，判断出信号的设定级别，此时如审核出信号准确度不安全，不具有信号资格时，通过安全距离异常信号警告模块进行提示，便于信号进行特征信号的比对，确认特征信号是否一致，确认后仍不具有信号资格时，通过安全距离信号传输模块对信号进行终止；
步骤S4：通过安全距离数据实时计算模块将不具备信号资格的信号传送至安全距离数据存储与调配模块内，进行储存，便于日后此信号出现时直接进行比对，审核出信号准确度安全时，进行正常信号流程，此时安全距离信号设定标准模块对信号过程进行实时监控，通过安全距离信号识别管理模块进行信号设置的提示；
步骤S5：通过防碰预警结果智能显示模块对数据进行分类显示，此时激光雷达探测管理模块对障碍物进行再次的分类确认；
步骤S6：障碍物认证安全后平台将障碍物转至障碍物排除通道，再通过防碰撞三维解析模块能够生成信号曲线，作为信号的凭证，如再次的分类确认障碍物准确度不安全，此时通过信号滤波预处理模块将障碍物返回登录界面，信号终止，同时当作业船信号协调管控模块判断信号设定级别非常差，以及曾出现过虚假信号或恶意信号等情况时，通过障碍物碰撞危险提示模块直接进行警告。
与现有技术相比，本发明提供了一种基于激光雷达的作业船防碰撞平台，具备以下有益效果：该一种基于激光雷达的作业船防碰撞平台，可以通过安全距离信号设定标准模块对信号过程进行实时监控，通过防碰预警结果智能显示模块对数据进行分类显示，激光雷达探测管理模块能够对障碍物进行再次的分类确认，激光雷达障碍物追踪模块能够在障碍物认证安全后将障碍物转至障碍物排除通道，通过防碰撞三维解析模块能够生成信号曲线，作为信号的凭证。
1.本发明通过障碍物安全距离信号导入模块能够检测到平台信号的输入，通过障碍物防碰预警模块能够在信号输入时控制安全距离信号模型计算模块对信号双方的信号进行信号资格的审核，安全距离数据存储与调配模块能够对动态数据进行信号资料的储存，从而能够便于直接的审核比对，安全距离异常信号警告模块能够在审核处信号不具有信号资格时进行提示，便于信号进行特征信号的比对，确认特征信号是否一致，确认后仍不具有信号资格时，通过安全距离信号传输模块能够对信号进行终止，通过安全距离数据实时计算模块能够将不具备信号资格的信号传送至安全距离数据存储与调配模块内，进行储存，便于日后此信号出现时直接进行比对；
2.本发明通过安全距离信号设定标准模块能够对信号过程进行实时监控，安全距离信号识别管理模块能够在审核处具有信号资格后进行信号设置的提示，通过防碰预警结果智能显示模块对数据进行分类显示，激光雷达探测管理模块能够对障碍物进行再次的分类确认，激光雷达障碍物追踪模块能够在障碍物认证安全后将障碍物转至障碍物排除通道，通过防碰撞三维解析模块能够生成信号曲线，作为信号的凭证；
3.本发明通过安全距离算法计算模块便于新信号的特征提取，障碍物信号特征识别模块能够在新信号特征提取后对新信号的信号进行识别审核，通过作业船信号协调管控模块能够分别通过识别的新信号以及安全距离数据存储与调配模块内已有信号的特征信号，对信号的准确度度进行判断，从而判断出信号的设定级别，如准确度安全则正常信号，如准确度不安全则终止信号，如设定级别非常差，以及曾出现过虚假信号或恶意信号等情况，通过障碍物碰撞危险提示模块能够直接进行警告，避免碰撞危险信号的发生，解决了现有的基于可视化技术的信号流程平台缺乏完善的监控平台，从而在信号过程中会出现碰撞危险信号甚至恶意信号的情况，扰乱了信号流程，严重影响了信号平台的安全性的问题。
附图说明
图1为本发明平台结构示意图；
图2为本发明平台使用流程图。
图中：1、障碍物安全距离信号导入模块；2、障碍物防碰预警模块；3、安全距离信号模型计算模块；4、安全距离数据存储与调配模块；5、安全距离异常信号警告模块；6、安全距离信号传输模块；7、安全距离数据实时计算模块；8、安全距离信号设定标准模块；9、安全距离信号识别管理模块；10、防碰预警结果智能显示模块；11、激光雷达探测管理模块；12、激光雷达障碍物追踪模块；13、防碰撞三维解析模块；14、信号滤波预处理模块；15、安全距离算法计算模块；16、障碍物信号特征识别模块；17、作业船信号协调管控模块；18、障碍物碰撞危险提示模块。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互结合，下面结合附图和有具体实施例对本申请作进一步详细说明。
如图1所示，一种基于激光雷达的作业船防碰撞平台，
该平台包括：障碍物安全距离信号导入模块1，障碍物安全距离信号导入模块1的输出端连接有障碍物防碰预警模块2，且的输出端连接有安全距离信号模型计算模块3，障碍物安全距离信号导入模块1、障碍物防碰预警模块2和安全距离信号模型计算模块3串联连接，且安全距离信号模型计算模块3与障碍物防碰预警模块2连接；
通过障碍物安全距离信号导入模块1能够检测到平台信号的输入，通过障碍物防碰预警模块2能够在信号输入时控制安全距离信号模型计算模块3对信号双方的信号进行信号资格的审核；
安全距离信号模型计算模块3的输出端分别连接有安全距离数据存储与调配模块4、安全距离异常信号警告模块5和安全距离信号设定标准模块8；安全距离信号传输模块6，其连接在安全距离异常信号警告模块5的输出端，安全距离信号传输模块6的输出端分别连接有安全距离数据实时计算模块7和信号滤波预处理模块14；
安全距离信号模型计算模块3与安全距离数据存储与调配模块4连接，且安全距离信号模型计算模块3、安全距离异常信号警告模块5和安全距离信号传输模块6串联连接；安全距离数据存储与调配模块4能够对动态数据进行信号资料的储存，从而能够便于直接的审核比对，安全距离异常信号警告模块5能够在审核处信号不具有信号资格时进行提示，便于信号进行特征信号的比对，确认特征信号是否一致，确认后仍不具有信号资格时，通过安全距离信号传输模块6能够对信号进行终止；安全距离信号传输模块6和安全距离数据实时计算模块7串联连接，且安全距离数据实时计算模块7与安全距离数据存储与调配模块4连接；
所述障碍物防碰预警模块利用防碰预警算法对障碍物进行防碰预警处理，所述防碰预警算法的表达式为：
其中，表示障碍物的防碰预警函数，Hj表示障碍物的防碰预警特征矩阵，Fy表示需要防碰预警的障碍物总量，Sp表示对障碍物防碰预警特征的识别函数，Xt表示障碍物的防碰预警因子，Bz表示作业船的安全距离数据集，/>表示障碍物的防碰预警误差。
通过安全距离数据实时计算模块7能够将不具备信号资格的信号传送至安全距离数据存储与调配模块4内，进行储存，便于日后此信号出现时直接进行比对；安全距离信号识别管理模块9，其连接在安全距离信号设定标准模块8的输出端，安全距离信号识别管理模块9的输出端连接有防碰预警结果智能显示模块10，且防碰预警结果智能显示模块10的输出端连接有激光雷达探测管理模块11，安全距离信号模型计算模块3、安全距离信号设定标准模块8、安全距离信号识别管理模块9和防碰预警结果智能显示模块10串联连接；
安全距离信号设定标准模块8能够对信号过程进行实时监控，安全距离信号识别管理模块9能够在审核处具有信号资格后进行信号设置的提示，通过防碰预警结果智能显示模块10对数据进行分类显示；激光雷达探测管理模块11的输出端连接有激光雷达障碍物追踪模块12，且激光雷达障碍物追踪模块12的输出端连接有防碰撞三维解析模块13；
防碰预警结果智能显示模块10、激光雷达探测管理模块11、激光雷达障碍物追踪模块12和防碰撞三维解析模块13串联连接，且激光雷达探测管理模块11、安全距离信号传输模块6和信号滤波预处理模块14串联连接；激光雷达探测管理模块11能够对障碍物进行再次的分类确认，激光雷达障碍物追踪模块12能够在障碍物认证安全后将障碍物转至障碍物排除通道，通过防碰撞三维解析模块13能够生成信号曲线，作为信号的凭证。
一种基于激光雷达的作业船防碰撞平台，包括：安全距离算法计算模块15，其连接在安全距离信号模型计算模块3的输出端，安全距离算法计算模块15的输出端连接有障碍物信号特征识别模块16；
安全距离信号模型计算模块3、安全距离算法计算模块15和障碍物信号特征识别模块16串联连接。通过安全距离算法计算模块15便于新信号的特征提取，障碍物信号特征识别模块16能够在新信号特征提取后对新信号的信号进行识别审核；
作业船信号协调管控模块17，其连接在安全距离数据存储与调配模块4的输出端，安全距离信号模型计算模块3、安全距离数据存储与调配模块4和作业船信号协调管控模块17串联连接，障碍物信号特征识别模块16和作业船信号协调管控模块17连接；
通过作业船信号协调管控模块17能够分别通过识别的新信号以及安全距离数据存储与调配模块4内已有信号的特征信号，对信号的准确度度进行判断，从而判断出信号的设定级别，如准确度安全则正常信号，如准确度不安全则终止信号，如设定级别非常差，以及曾出现过虚假信号或恶意信号等情况；
障碍物碰撞危险提示模块18，其连接在安全距离信号传输模块6的输出端，安全距离信号传输模块6和障碍物碰撞危险提示模块18连接；
通过障碍物碰撞危险提示模块18能够直接进行警告，避免碰撞危险信号的发生，解决了现有的基于可视化技术的信号流程平台缺乏完善的监控平台，从而在信号过程中会出现碰撞危险信号甚至恶意信号的情况，扰乱了信号流程，严重影响了信号平台的安全性的问题。
如图2所示，一种基于激光雷达的作业船防碰撞平台，包括以下步骤：
步骤S1：通过安全距离数据存储与调配模块4对动态数据进行信号资料的储存，并进行审核比对，再通过障碍物安全距离信号导入模块1对平台信号进行检测；
步骤S2：当检测到平台信号的输入时，通过障碍物防碰预警模块2控制安全距离信号模型计算模块3对信号双方的信号进行信号资格的审核，此时如安全距离数据存储与调配模块4内没有信号，则说明该信号是新信号，此时通过安全距离算法计算模块15进行新信号的特征提取，特征提取后通过障碍物信号特征识别模块16对新信号的信号进行识别审核；
步骤S3：如信号为已有信号，直接从安全距离数据存储与调配模块4内识别信号，再通过作业船信号协调管控模块17分别通过识别的新信号以及安全距离数据存储与调配模块4内已有信号的特征信号，对信号的准确度度进行判断，判断出信号的设定级别，此时如审核出信号准确度不安全，不具有信号资格时，通过安全距离异常信号警告模块5进行提示，便于信号进行特征信号的比对，确认特征信号是否一致，确认后仍不具有信号资格时，通过安全距离信号传输模块6对信号进行终止；
步骤S4：通过安全距离数据实时计算模块7将不具备信号资格的信号传送至安全距离数据存储与调配模块4内，进行储存，便于日后此信号出现时直接进行比对，审核出信号准确度安全时，进行正常信号流程，此时安全距离信号设定标准模块8对信号过程进行实时监控，通过安全距离信号识别管理模块9进行信号设置的提示；
步骤S5：通过防碰预警结果智能显示模块10对数据进行分类显示，此时激光雷达探测管理模块11对障碍物进行再次的分类确认；
步骤S6：障碍物认证安全后平台将障碍物转至障碍物排除通道，再通过防碰撞三维解析模块13能够生成信号曲线，作为信号的凭证，如再次的分类确认障碍物准确度不安全，此时通过信号滤波预处理模块14将障碍物返回登录界面，信号终止，同时当作业船信号协调管控模块17判断信号设定级别非常差，以及曾出现过虚假信号或恶意信号等情况时，通过障碍物碰撞危险提示模块18直接进行警告。
工作原理：在使用该一种基于激光雷达的作业船防碰撞平台时，首先通过安全距离数据存储与调配模块4对之前在可视化平台上信号过的已有信号进行信号资料的储存，从而便于直接的审核比对，通过障碍物安全距离信号导入模块1对平台信号进行检测，当检测到平台信号的输入时，通过障碍物防碰预警模块2控制安全距离信号模型计算模块3对信号双方的信号进行信号资格的审核，此时如安全距离数据存储与调配模块4内没有信号，则说明该信号是新信号，此时通过安全距离算法计算模块15进行新信号的特征提取，特征提取后通过障碍物信号特征识别模块16对新信号的信号进行识别审核；
其次如信号为已有信号，直接从安全距离数据存储与调配模块4内识别信号，再通过作业船信号协调管控模块17分别通过识别的新信号以及安全距离数据存储与调配模块4内已有信号的特征信号，对信号的准确度度进行判断，判断出信号的设定级别，此时如审核出信号准确度不安全，不具有信号资格时，通过安全距离异常信号警告模块5进行提示，便于信号进行特征信号的比对，确认特征信号是否一致，确认后仍不具有信号资格时，通过安全距离信号传输模块6对信号进行终止；
然后通过安全距离数据实时计算模块7将不具备信号资格的信号传送至安全距离数据存储与调配模块4内，进行储存，便于日后此信号出现时直接进行比对，审核出信号准确度安全时，进行正常信号流程，此时安全距离信号设定标准模块8对信号过程进行实时监控，通过安全距离信号识别管理模块9进行信号设置的提示，再通过防碰预警结果智能显示模块10对数据进行分类显示，此时激光雷达探测管理模块11对障碍物进行再次的分类确认；
最后障碍物认证安全后平台将障碍物转至障碍物排除通道，再通过防碰撞三维解析模块13能够生成信号曲线，作为信号的凭证，如再次的分类确认障碍物准确度不安全，此时通过信号滤波预处理模块14将障碍物返回登录界面，信号终止，同时当作业船信号协调管控模块17判断信号设定级别非常差，以及曾出现过虚假信号或恶意信号等情况时，通过障碍物碰撞危险提示模块18直接进行警告，避免碰撞危险信号的发生，扰乱信号流程，影响可视化信号平台的安全性，这就是该一种基于激光雷达的作业船防碰撞平台的工作原理。
在本发明描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解的是，在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种等效的变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同范围限定。

Claims (9)

1.一种基于激光雷达的作业船防碰撞平台，其特征在于，该平台包括：
障碍物安全距离信号导入模块，所述障碍物安全距离信号导入模块的输出端连接有障碍物防碰预警模块，所述障碍物防碰预警模块的输出端连接有安全距离信号模型计算模块，所述障碍物安全距离信号导入模块、障碍物防碰预警模块和安全距离信号模型计算模块串联连接，且安全距离信号模型计算模块与障碍物防碰预警模块连接，所述安全距离信号模型计算模块的输出端分别连接有安全距离数据存储与调配模块、安全距离异常信号警告模块和安全距离信号设定标准模块；
安全距离信号传输模块，其连接在所述安全距离异常信号警告模块的输出端，所述安全距离信号传输模块的输出端分别连接有安全距离数据实时计算模块和信号滤波预处理模块；
安全距离信号识别管理模块，其连接在所述安全距离信号设定标准模块的输出端，所述安全距离信号识别管理模块的输出端连接有防碰预警结果智能显示模块，且防碰预警结果智能显示模块的输出端连接有激光雷达探测管理模块，所述激光雷达探测管理模块的输出端连接有激光雷达障碍物追踪模块，且激光雷达障碍物追踪模块的输出端连接有防碰撞三维解析模块；
所述障碍物防碰预警模块利用防碰预警算法对障碍物进行防碰预警处理，所述防碰预警算法的表达式为：
其中，表示障碍物的防碰预警函数，Hj表示障碍物的防碰预警特征矩阵，Fy表示需要防碰预警的障碍物总量，Sp表示对障碍物防碰预警特征的识别函数，Xt表示障碍物的防碰预警因子，BZ表示作业船的安全距离数据集，/>表示障碍物的防碰预警误差。
2.根据权利要求1所述的一种基于激光雷达的作业船防碰撞平台，其特征在于，所述安全距离信号模型计算模块与安全距离数据存储与调配模块连接，且安全距离信号模型计算模块、安全距离异常信号警告模块和安全距离信号传输模块串联连接。
3.根据权利要求1所述的一种基于激光雷达的作业船防碰撞平台一种基于激光雷达的作业船防碰撞平台，其特征在于，所述安全距离信号传输模块和安全距离数据实时计算模块串联连接，且安全距离数据实时计算模块与安全距离数据存储与调配模块连接。
4.根据权利要求1所述的一种基于激光雷达的作业船防碰撞平台，其特征在于，所述安全距离信号模型计算模块、安全距离信号设定标准模块、安全距离信号识别管理模块和防碰预警结果智能显示模块串联连接。
5.根据权利要求1所述的一种基于激光雷达的作业船防碰撞平台，其特征在于，所述防碰预警结果智能显示模块、激光雷达探测管理模块、激光雷达障碍物追踪模块和防碰撞三维解析模块串联连接，且激光雷达探测管理模块、安全距离信号传输模块和信号滤波预处理模块串联连接。
6.根据权利要求1所述的一种基于激光雷达的作业船防碰撞平台，其特征在于，所述安全距离信号模型计算模块还设有：安全距离算法计算模块，其连接在所述安全距离信号模型计算模块的输出端，所述安全距离算法计算模块的输出端连接有障碍物信号特征识别模块，所述安全距离信号模型计算模块、安全距离算法计算模块和障碍物信号特征识别模块串联连接。
7.根据权利要求6所述的一种基于激光雷达的作业船防碰撞平台，其特征在于，所述安全距离数据存储与调配模块还设有：作业船信号协调管控模块，其连接在所述安全距离数据存储与调配模块的输出端，所述安全距离信号模型计算模块、安全距离数据存储与调配模块和作业船信号协调管控模块串联连接，所述障碍物信号特征识别模块和作业船信号协调管控模块连接。
8.根据权利要求1所述的一种基于激光雷达的作业船防碰撞平台，其特征在于，安全距离信号传输模块还设有：障碍物碰撞危险提示模块，其连接在所述安全距离信号传输模块的输出端，所述安全距离信号传输模块和障碍物碰撞危险提示模块连接。
9.根据权利要求1-8任一项所述的一种基于激光雷达的作业船防碰撞平台，其特征在于，该平台的运行步骤包括：
步骤S1：通过安全距离数据存储与调配模块对动态数据进行信号资料的储存，并进行审核比对，再通过障碍物安全距离信号导入模块对平台信号进行检测；
步骤S2：当检测到平台信号的输入时，通过障碍物防碰预警模块控制安全距离信号模型计算模块对信号双方的信号进行信号资格的审核，此时如安全距离数据存储与调配模块内没有信号，则说明该信号是新信号，此时通过安全距离算法计算模块进行新信号的特征提取，特征提取后通过障碍物信号特征识别模块对新信号的信号进行识别审核；
步骤S3：如信号为已有信号，直接从安全距离数据存储与调配模块内识别信号，再通过作业船信号协调管控模块分别通过识别的新信号以及安全距离数据存储与调配模块内已有信号的特征信号，对信号的准确度度进行判断，判断出信号的设定级别，此时如审核出信号准确度不安全，不具有信号资格时，通过安全距离异常信号警告模块进行提示，便于信号进行特征信号的比对，确认特征信号是否一致，确认后仍不具有信号资格时，通过安全距离信号传输模块对信号进行终止；
步骤S4：通过安全距离数据实时计算模块将不具备信号资格的信号传送至安全距离数据存储与调配模块内，进行储存，便于日后此信号出现时直接进行比对，审核出信号准确度安全时，进行正常信号流程，此时安全距离信号设定标准模块对信号过程进行实时监控，通过安全距离信号识别管理模块进行信号设置的提示；
步骤S5：通过防碰预警结果智能显示模块对数据进行分类显示，此时激光雷达探测管理模块对障碍物进行再次的分类确认；
步骤S6：障碍物认证安全后平台将障碍物转至障碍物排除通道，再通过防碰撞三维解析模块能够生成信号曲线，作为信号的凭证，如再次的分类确认障碍物准确度不安全，此时通过信号滤波预处理模块将障碍物返回登录界面，信号终止，同时当作业船信号协调管控模块判断信号设定级别非常差，以及曾出现过虚假信号或恶意信号情况时，通过障碍物碰撞危险提示模块直接进行警告。
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Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103129720A (zh) * 2011-11-29 2013-06-05 刘增勇 一种船舶防碰撞信号装置及方法
KR20130131961A (ko) * 2012-05-25 2013-12-04 (주)지엠티 선박자동식별장치를 활용한 선박간 지능적 충돌예측정보 제공방법
CN104299450A (zh) * 2014-10-23 2015-01-21 西安电子科技大学 基于层次分析法和灰色模糊的车辆碰撞预警方法
CN104354831A (zh) * 2014-11-13 2015-02-18 南通润邦海洋工程装备有限公司 三用工作船尾滚筒安装工艺
KR20150028074A (ko) * 2013-09-05 2015-03-13 주식회사 리영에스엔디 선박의 충돌방지장치
CN107128456A (zh) * 2017-05-08 2017-09-05 武汉理工大学 基于fpga的船舶防撞预警系统
CN107487257A (zh) * 2017-07-31 2017-12-19 合肥光照信息科技有限公司 一种全方位汽车防碰撞预警系统及其方法
CN109683163A (zh) * 2019-01-04 2019-04-26 杭州网为通信有限公司 一种防碰撞雷达报警系统
CN110570092A (zh) * 2019-08-12 2019-12-13 武汉理工大学 一种lng船舶航行安全领域确定方法
CN113012472A (zh) * 2021-03-17 2021-06-22 武汉理工大学 一种适用于vts系统的船舶预警方法、设备及存储介质
CN113050121A (zh) * 2021-03-22 2021-06-29 上海海事大学 一种船舶导航系统和船舶导航方法
CN113566833A (zh) * 2021-07-28 2021-10-29 上海工程技术大学 一种多传感器融合的车辆定位方法及系统

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103129720A (zh) * 2011-11-29 2013-06-05 刘增勇 一种船舶防碰撞信号装置及方法
KR20130131961A (ko) * 2012-05-25 2013-12-04 (주)지엠티 선박자동식별장치를 활용한 선박간 지능적 충돌예측정보 제공방법
KR20150028074A (ko) * 2013-09-05 2015-03-13 주식회사 리영에스엔디 선박의 충돌방지장치
CN104299450A (zh) * 2014-10-23 2015-01-21 西安电子科技大学 基于层次分析法和灰色模糊的车辆碰撞预警方法
CN104354831A (zh) * 2014-11-13 2015-02-18 南通润邦海洋工程装备有限公司 三用工作船尾滚筒安装工艺
CN107128456A (zh) * 2017-05-08 2017-09-05 武汉理工大学 基于fpga的船舶防撞预警系统
CN107487257A (zh) * 2017-07-31 2017-12-19 合肥光照信息科技有限公司 一种全方位汽车防碰撞预警系统及其方法
CN109683163A (zh) * 2019-01-04 2019-04-26 杭州网为通信有限公司 一种防碰撞雷达报警系统
CN110570092A (zh) * 2019-08-12 2019-12-13 武汉理工大学 一种lng船舶航行安全领域确定方法
CN113012472A (zh) * 2021-03-17 2021-06-22 武汉理工大学 一种适用于vts系统的船舶预警方法、设备及存储介质
CN113050121A (zh) * 2021-03-22 2021-06-29 上海海事大学 一种船舶导航系统和船舶导航方法
CN113566833A (zh) * 2021-07-28 2021-10-29 上海工程技术大学 一种多传感器融合的车辆定位方法及系统

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
collision risk assessment for ships;cheekuang tam等;《springer》;257-270 *
基于AIS的船舶碰撞危险度模糊评判模型;刘顺来;钟碧良;;广州航海高等专科学校学报(03);全文 *
基于毫米波的小型船舶防撞算法研究;刘书伦;;广州航海学院学报(03);全文 *
车车通信环境下基于驾驶意图共享的车辆避撞预警算法;王江锋;刘雨桐;王梦玉;闫学东;;中国公路学报(06);全文 *

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